(57)【要約】【課題】  動作電流を変えずに可変利得増幅器のリダクション時の直線性を向上させる。【解決手段】  可変利得増幅器１には、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２、抵抗Ｒ１乃至６、抵抗Ｒ１１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、及び電流源ＢＣ１が設けられている。ノードＮ２と、抵抗Ｒ５とノードＮ４と間にはスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２が縦続接続され、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２はインピーダンス可変手段として機能する。スイッチＳＷ１及び２に印加される制御信号ＳＧ１は、高利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、低利得動作のときに“Ｌｏｗ”レベルとなる。高利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さい。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が“ＯＮ”した場合でも、動作電流としてのバイアス電流Ｉｂの値は変化しない。【選択図】  図１
2007329675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極が高電位側電源側に接続され、第１のＲＦ入力信号が制御電極に入力される第１のトランジスタと、
第１の電極が前記高電位側電源側に接続され、前記第１のＲＦ入力信号と差動入力信号をなす第２のＲＦ入力信号が制御電極に入力され、前記第１のトランジスタと差動対をなす第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第２の電極側と前記第２のトランジスタの第２の電極側との間に縦続接続されるスイッチ及び抵抗を有し、制御信号が入力されるときに前記スイッチが“ＯＮ”し、前記抵抗の一端が前記第１のトランジスタの第２の電極側に接続され、前記抵抗の他端が前記第２のトランジスタの第２の電極側に接続されるインピーダンス可変手段と、
を具備することを特徴とする可変利得増幅器。
【請求項２】
縦続接続される第２のスイッチ及び第２の抵抗の一端が前記インピーダンス可変手段の一端と低電位側電源側の間に接続され、縦続接続される前記第２のスイッチ及び前記第２の抵抗の他端が前記インピーダンス可変手段の他端と前記低電位側電源側の間に接続され、第２の制御信号が入力されるときに前記第２のスイッチが“ＯＮ”し、前記第２のスイッチの一端が前記第１のトランジスタの第２の電極側に接続され、前記第２のスイッチの他端が前記第２のトランジスタの第２の電極側に接続される第２のインピーダンス可変手段と、
を具備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。
【請求項３】
縦続接続される第ｎ（ただし、ｎは３以上の整数）のスイッチ及び第ｎの抵抗の一端が前記第２のインピーダンス可変手段の一端と前記低電位側電源側の間に接続され、縦続接続される前記第ｎのスイッチ及び前記第ｎの抵抗の他端が前記第２のインピーダンス可変手段の他端と前記低電位側電源側の間に接続され、第ｎの制御信号が入力されるときに前記第ｎのスイッチが“ＯＮ”し、前記第ｎのスイッチの一端が前記第１のトランジスタの第２の電極側に接続され、前記第ｎのスイッチの他端が前記第２のトランジスタの第２の電極側に接続される第ｎのインピーダンス可変手段と、
を具備することを特徴とする請求項２に記載の可変利得増幅器。
【請求項４】
前記第１のトランジスタの第２の電極側と前記第２のトランジスタの第２の電極側との間に設けられるスイッチ及び抵抗は、ＭＯＳトランジスタを用いた第１のスイッチ、抵抗、及びＭＯＳトランジスタを用いた第２のスイッチが縦続接続される構成であり、前記第１及び第２のトランジスタはＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１乃至３にいずれか１項に記載の可変利得増幅器。
【請求項５】
前記制御信号は、高利得動作のときに入力されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変利得増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路に係り、特に差動対をなすトランジスタを有する可変利得増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＳＢ（Direct  Satellite  Broadcast）、ＣＡＴＶ（Cable  Television）、ＦＭ、ＡＭなどの受信装置には、利得制御が可能な可変利得増幅器が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１などに記載されている可変利得増幅器では、差動対をなすトランジスタに電圧を可変印加し、動作電流を変化させて利得制御を行っている。
【０００３】
ところが、動作電流を変化させて利得を可変した場合、可変利得増幅器のリダクション時の直線性が劣化するという問題点がある。また、温度保証回路などの複雑な回路を必要とする問題点がある。特に、ＣＡＴＶ系チューナでは規格が厳しいので回路がより複雑になる。
【特許文献１】特開２００２−２５２５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、動作電流を変えずに利得可変でき、リダクション時の直線性を向上できる可変利得増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の可変利得増幅器は、第１の電極が高電位側電源側に接続され、第１のＲＦ入力信号が制御電極に入力される第１のトランジスタと、第１の電極が前記高電位側電源側に接続され、前記第１のＲＦ入力信号と差動入力信号をなす第２のＲＦ入力信号が制御電極に入力され、前記第１のトランジスタと差動対をなす第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタの第２の電極側と前記第２のトランジスタの第２の電極側との間に縦続接続されるスイッチ及び抵抗を有し、制御信号が入力されるときに前記スイッチが“ＯＮ”し、前記抵抗の一端が前記第１のトランジスタの第２の電極側に接続され、前記抵抗の他端が前記第２のトランジスタの第２の電極側に接続されるインピーダンス可変手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、動作電流を変えずに利得可変でき、リダクション時の直線性を向上できる可変利得増幅器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、本発明の実施例１に係る可変利得増幅器について、図面を参照して説明する。図１は可変利得増幅器を示す回路図である。本実施例では、制御信号にもとづいてスイッチをオン・オフさせることによりインピーダンスを可変させている。
【０００９】
図１に示すように、可変利得増幅器１には、Ｎｃｈ  ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタＮＭＴ１、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２、抵抗Ｒ１乃至６、抵抗Ｒ１１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、及び電流源ＢＣ１が設けられている。ＭＯＳトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）とも呼称される。ここで、可変利得増幅器１は、ＲＦ／ＩＦのＶＧＡ（Variable  Gain  Amplifier）として用いられる。
【００１０】
抵抗Ｒ１は、一端が高電位側電源Ｖｃｃに接続され、他端がノードＮ１に接続され、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１に電流を供給する負荷抵抗である。抵抗Ｒ２は、一端が高電位側電源Ｖｃｃに接続され、他端がノードＮ３に接続され、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２に電流を供給する負荷抵抗である。ここで、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値は同一の値を有する。
【００１１】
Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１は、ドレイン（第１の電極）がノードＮ１に接続され、ゲート（制御電極）に入力端子ＩＮ１からＲＦ入力信号ＲＦｉｎ（＋）が入力される。Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２は、ドレイン（第１の電極）がノードＮ３に接続され、ゲート（制御電極）に入力端子ＩＮ２からＲＦ入力信号ＲＦｉｎ（−）が入力される。Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１とＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２は差動対をなす。ここで、ＲＦ入力信号ＲＦｉｎ（＋）とＲＦ入力信号ＲＦｉｎ（−）は、差動入力信号であり、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１とＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２は同一特性を有する。
【００１２】
抵抗Ｒ３は、一端がＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１のソース（第２の電極）に接続され、他端がノードＮ２に接続される。抵抗Ｒ４は、一端がノードＮ２に接続され、他端がノードＮ５に接続される。抵抗Ｒ５は、一端がＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２のソース（第２の電極）に接続され、他端がノードＮ４に接続される。抵抗Ｒ６は、一端がノードＮ４に接続され、他端がノードＮ５に接続される。ここで、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ５の抵抗値は同一の値を有し、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６の抵抗値は同一の値を有する。
【００１３】
電流源ＢＣ１は、一端がノードＮ５に接続され、他端が接地電位である低電位側電源Ｖｓｓに接続され、可変利得増幅器１の動作時低電位側電源Ｖｓｓ側にバイアス電流Ｉｂを流す。
【００１４】
ノードＮ２とノードＮ４の間には、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２が図中の水平方向に縦続接続されている。スイッチＳＷ１は、一端がノードＮ２に接続され、他端が抵抗Ｒ１１の一端に接続され、制御信号ＳＧ１にもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。抵抗Ｒ１１は、他端がスイッチＳＷ２の一端に接続される。スイッチＳＷ２は、他端がノードＮ４に接続され、制御信号ＳＧ１にもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。
【００１５】
ノードＮ１から出力端子ＯＵＴ１にＲＦ出力信号ＲＦｏｕｔ（−）が出力され、ノードＮ３から出力端子ＯＵＴ２にＲＦ出力信号ＲＦｏｕｔ（＋）が出力される。
【００１６】
ここで、スイッチＳＷ１及び２は、ＭＯＳトランジスタから構成され、例えばＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタとＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタからなるトランスファーゲートを用いる。このトランスファーゲートは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲートに“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１が入力され、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１がインバータで反転された反転信号がＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲートに入力されると“ＯＮ”し、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲートに“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１が入力され、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１がインバータで反転された反転信号がＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲートに入力されると“ＯＦＦ”する。
【００１７】
なお、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタ／Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタから構成されるトランスファーゲートの代わりに、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタやＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタを用いてもよい。Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタを用いた場合、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１が入力されると“ＯＮ”し、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１が入力されると“ＯＦＦ”する。一方、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタを用いた場合、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１が入力されると“ＯＦＦ”し、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１が入力されると“ＯＮ”する。
【００１８】
スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２は、インピーダンス可変手段として機能する。制御信号ＳＧ１が“Ｈｉｇｈ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は抵抗Ｒ１１となり、制御信号ＳＧ１が“Ｌｏｗ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は、例えば数百ＫΩ以上の高抵抗値（スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２の“ＯＦＦ”時の値）となる。“ＯＮ”時のスイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン抵抗は、例えば数Ω以下であり抵抗Ｒ１１よりも１桁以上小さい。
【００１９】
ここで、制御信号ＳＧ１は、可変利得増幅器１が高利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、低利得動作のときに“Ｌｏｗ”レベルとなる。高利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さい。ノードＮ２とノードＮ４の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる高利得動作での動作電流と、ノードＮ２とノードＮ４の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる低利得動作での動作電流は、バイアス電流Ｉｂの１／２であり等しい。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が“ＯＮ”した場合でもノードＮ２とノードＮ４が同電位であり、可変利得増幅器の動作電流としてのバイアス電流Ｉｂの値は変化しない。
【００２０】
次に、可変利得増幅器の特性について図２を参照して説明する。図２は可変利得増幅器の入力電力レベルに対する出力電力レベルの変化を示す特性図で、図中実線（ａ）が高利得動作での特性を示し、図中実線（ｂ）が低利得動作での特性を示す。
【００２１】
図２の実線（ａ）に示すように、高利得モードでは、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１が選択され、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が“ＯＮ”して所定の入力電力レベルに対して、高利得な出力電力レベルの信号が得られる。そして、入力電力レベルが小さな値から所定の値まで期間では直線性が得られ、入力電力レベルが所定な値以上になると出力電力レベルは飽和し一定な値となる。
【００２２】
一方、図２の実線（ｂ）に示すように、低利得モードでは、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１が選択され、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が“ＯＦＦ”して所定の入力電力レベルに対して、低利得な出力電力レベルの信号が得られる。そして、入力電力レベルが小さな値から高利得モードのときよりも大きな値までの期間では直線性が得られ（高利得モードのときよりもリニアリティの劣化が少ない）、入力電力レベルがある値以上になると出力電力レベルは飽和し一定な値となる。
【００２３】
上述したように、本実施例の可変利得増幅器では、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２、抵抗Ｒ１乃至６、抵抗Ｒ１１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、及び電流源ＢＣ１が設けられている。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の間のノードＮ２と、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間のノードＮ４との間にはスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２が縦続接続され、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２はインピーダンス可変手段として機能する。スイッチＳＷ１及び２には制御信号ＳＧ１が印加され、高利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１が選択され、低利得動作のときに“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１が選択される。このため、高利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さく設定される。
【００２４】
したがって、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が“ＯＮ”した場合でも、動作電流としてのバイアス電流Ｉｂの値は変化せず、制御信号ＳＧ１を用いたデジタル制御により高利得モードでは低いインピーダンスを選択でき、低利得モードでは比較的高いインピーダンスを選択できるので、リダクション時の直線性の劣化を抑制することができる。また、動作電流を変化させずに利得可変ができ、温度保証回路などの複雑な回路を必要としないので、回路規模の増大を抑制することができる。
【００２５】
なお、本実施例では、可変利得増幅器１をＣＭＯＳ構成にしているが、差動対をなすＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタを接合型ＦＥＴやＨＥＭＴなどを用いてもよい。また、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜にシリコン酸化膜を用いているが、シリコン酸化膜を熱窒化したＳｉＮｘＯｙ膜、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）／シリコン酸化膜の積層膜、或いは高誘電体膜（Ｈｉｇｈ−Ｋゲート絶縁膜）等がゲート絶縁膜となるＭＩＳＦＥＴ（Metal  Insulator  Semiconductor  Field  Effect  Transistor））を用いてもよい。更に、ノードＮ２とノードＮ４の間に、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２を設けているが１つのスイッチと１つの抵抗を設けてもよい。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明の実施例２に係る可変利得増幅器について、図面を参照して説明する。図３は可変利得増幅器を示す回路図である。本実施例では、電流源を２つ設けている。
【００２７】
以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００２８】
図３に示すように、可変利得増幅器１ａには、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、電流源ＢＣ２ａ、及び電流源ＢＣ２ｂが設けられている。
【００２９】
電流源ＢＣ２ａは、一端がノードＮ２に接続され、他端が接地電位である低電位側電源Ｖｓｓに接続され、可変利得増幅器１ａの動作時、低電位側電源Ｖｓｓ側にバイアス電流Ｉｂ×１／２を流す。電流源ＢＣ２ｂは、一端がノードＮ４に接続され、他端が接地電位である低電位側電源Ｖｓｓに接続され、可変利得増幅器１ａの動作時、低電位側電源Ｖｓｓ側にバイアス電流Ｉｂ×１／２を流す。
【００３０】
スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、及び抵抗Ｒ１１は、インピーダンス可変手段として機能する。デジタル制御する制御信号ＳＧ１が“Ｈｉｇｈ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は抵抗Ｒ１１となり、制御信号ＳＧ１が“Ｌｏｗ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は、例えば数百ＫΩ以上の高抵抗値（スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２の“ＯＦＦ”時の値）となる。
【００３１】
ここで、制御信号ＳＧ１は、可変利得増幅器１が高利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、低利得動作のときに“Ｌｏｗ”レベルとなる。高利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さい。ノードＮ２とノードＮ４の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる高利得動作での動作電流と、ノードＮ２とノードＮ４の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる低利得動作での動作電流は、バイアス電流Ｉｂの１／２であり等しい。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が“ＯＮ”した場合でもノードＮ２とノードＮ４が同電位であり、可変利得増幅器の動作電流としてのバイアス電流Ｉｂ（バイアス電流Ｉｂ×１／２＋バイアス電流Ｉｂ×１／２）の値は変化しない。
【００３２】
上述したように、本実施例の可変利得増幅器では、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、電流源ＢＣ２ａ、及び電流源ＢＣ２ｂが設けられている。Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１のソースと電流源ＢＣ２ａの間のノードＮ２と、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２のソースと電流源ＢＣ２ｂの間のノードＮ４との間にはスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２が縦続接続され、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２はインピーダンス可変手段として機能する。スイッチＳＷ１及び２には制御信号ＳＧ１が印加され、高利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１が選択され、低利得動作のときに“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１が選択される。このため、高利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さく設定される。
【００３３】
したがって、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が“ＯＮ”した場合でも、動作電流としてのバイアス電流の値は変化せず、制御信号ＳＧ１を用いたデジタル制御により高利得モードでは低いインピーダンスを選択でき、低利得モードでは比較的高いインピーダンスを選択できるので、リダクション時の直線性の劣化を抑制することができる。また、動作電流を変化させずに利得可変ができ、温度保証回路などの複雑な回路を必要としないので、回路規模の増大を抑制することができる。更に、実施例１で設けられている抵抗Ｒ３乃至Ｒ６を省略し、電流源を別々にしているので、高い入力信号レベルの場合に発生する電圧降下を実施例１よりも抑制でき、動作電流の変化を低減できる。
【００３４】
なお、本実施例では、ノードＮ２とノードＮ４の間にスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２を設けているが、ノードＮ２とノードＮ４の間に第１の抵抗、スイッチ、第２の抵抗を設け、制御信号ＳＧ１によりスイッチを“ＯＮ”、“ＯＦＦ”制御してもよい。
【実施例３】
【００３５】
次に、本発明の実施例３に係る可変利得増幅器について、図面を参照して説明する。図４は可変利得増幅器を示す回路図である。本実施例では、制御信号にもとづいてスイッチをオン・オフさせることによりインピーダンスを可変さるインピーダンス可変手段を２段構成にしている。
【００３６】
以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３７】
図４に示すように、可変利得増幅器１ｂには、ＮＰＮトランジスタＮＴ１、ＮＰＮトランジスタＮＴ２、抵抗Ｒ１乃至６、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、スイッチＳＷ１乃至４、及び電流源ＢＣ１が設けられている。
【００３８】
抵抗Ｒ１は、一端が高電位側電源Ｖｃｃに接続され、他端がノードＮ１に接続され、ＮＰＮトランジスタＮＴ１に電流を供給する負荷抵抗である。抵抗Ｒ２は、一端が高電位側電源Ｖｃｃに接続され、他端がノードＮ３に接続され、ＮＰＮトランジスタＮＴ２に電流を供給する負荷抵抗である。ここで、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値は同一の値を有する。
【００３９】
ＮＰＮトランジスタＮＴ１は、コレクタ（第１の電極）がノードＮ１に接続され、ベース（制御電極）に入力端子ＩＮ１からＲＦ入力信号ＲＦｉｎ（＋）が入力される。ＮＰＮトランジスタＮＴ２は、コレクタ（第１の電極）がノードＮ３に接続され、ベース（制御電極）に入力端子ＩＮ２からＲＦ入力信号ＲＦｉｎ（−）が入力される。ＮＰＮトランジスタＮＴ１とＮＰＮトランジスタＮＴ２は差動対をなす。ここで、ＮＰＮトランジスタＮＴ１とＮＰＮトランジスタＮＴ２はｆｔ、ｆｍａｘなど高周波性能性能の優れたシリコンバイポーラトランジスタであり、同一特性を有する。
【００４０】
抵抗Ｒ３は、一端がＮＰＮトランジスタＮＴ１のエミッタ（第２の電極）に接続され、他端がノードＮ２に接続される。抵抗Ｒ５は、一端がＮＰＮトランジスタＮＴ２のエミッタ（第２の電極）に接続され、他端がノードＮ４に接続される。
【００４１】
抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の間に、ノードＮ２とノードＮ７が設けられ、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間に、ノードＮ４とノードＮ８が設けられる。
【００４２】
ノードＮ２とノードＮ４の間には、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２が図中の水平方向に縦続接続されている。スイッチＳＷ１は、一端がノードＮ２に接続され、他端が抵抗Ｒ１１の一端に接続され、制御信号ＳＧ１にもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。抵抗Ｒ１１は、他端がスイッチＳＷ２の一端に接続される。スイッチＳＷ２は、他端がノードＮ４に接続され、制御信号ＳＧ１にもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。
【００４３】
ノードＮ７とノードＮ８の間には、スイッチＳＷ３、抵抗Ｒ１２、及びスイッチＳＷ４が図中の水平方向に縦続接続されている。スイッチＳＷ３は、一端がノードＮ７に接続され、他端が抵抗Ｒ１２の一端に接続され、制御信号ＳＧ２にもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。抵抗Ｒ１２は、他端がスイッチＳＷ４の一端に接続される。スイッチＳＷ４は、他端がノードＮ８に接続され、制御信号ＳＧ２にもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。
【００４４】
抵抗Ｒ４は、一端がノードＮ７に接続され、他端がノードＮ９に接続される。抵抗Ｒ６は、一端がノードＮ８に接続され、他端がノードＮ９に接続される。ここで、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ５の抵抗値は同一の値を有し、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６の抵抗値は同一の値を有し、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の抵抗値は同一の値を有する。
【００４５】
電流源ＢＣ１は、一端がノードＮ９に接続され、他端が接地電位である低電位側電源Ｖｓｓに接続され、可変利得増幅器１ｂの動作時、低電位側電源Ｖｓｓ側にバイアス電流Ｉｂを流す。
【００４６】
スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、及び抵抗Ｒ１１は、第１のインピーダンス可変手段として機能する。制御信号ＳＧ１が“Ｈｉｇｈ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は抵抗Ｒ１１となり、制御信号ＳＧ１が“Ｌｏｗ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は、例えば数百ＫΩ以上の高抵抗値（スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２の“ＯＦＦ”時の値）となる。
【００４７】
スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４、及び抵抗Ｒ１２は、第２のインピーダンス可変手段として機能する。制御信号ＳＧ２が“Ｈｉｇｈ”レベルのとき、ノードＮ７とノードＮ８間は抵抗Ｒ１２となり、制御信号ＳＧ２が“Ｌｏｗ”レベルのとき、ノードＮ７とノードＮ８間は、例えば数百ＫΩ以上の高抵抗値（スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４の“ＯＦＦ”時の値）となる。
【００４８】
ここで、可変利得増幅器１ｂが高利得動作のときに、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１及びＳＧ２が選択され、可変利得増幅器１が中利得動作のときに、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１或いはＳＧ２が選択され、可変利得増幅器１が低利得動作のときに、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１及びＳＧ２が選択される。そして、高利得動作のときのインピーダンスは中利得動作のときのインピーダンスよりも小さく、中利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さい。
【００４９】
ノードＮ２とノードＮ４の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる高利得動作、中電流動作、及び低利得動作での動作電流とノードＮ７とノードＮ８の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる高利得動作、中電流動作、及び低利得動作での動作電流は、バイアス電流Ｉｂの１／２であり等しい。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が“ＯＮ”した場合でもノードＮ２とノードＮ４が同電位であり、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４が“ＯＮ”した場合でもノードＮ７とノードＮ８が同電位であり、可変利得増幅器の動作電流としてのバイアス電流Ｉｂの値は変化しない。
【００５０】
次に、可変利得増幅器の特性について図５を参照して説明する。図５は可変利得増幅器の入力電力レベルに対する出力電力レベルの変化を示す特性図で、図中実線（ａ）が高利得動作での特性を示し、図中実線（ｂ）が中利得動作での特性を示し、図中実線（ｃ）が低利得動作での特性を示す。
【００５１】
図５の実線（ａ）に示すように、高利得モードでは、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１及びＳＧ２が選択され、スイッチＳＷ１乃至４が“ＯＮ”して所定の入力電力レベルに対して、高利得な出力電力レベルの信号が得られる。そして、入力電力レベルが小さな値から所定の値まで期間では直線性が得られ、入力電力レベルが所定な値以上になると出力電力レベルは飽和し一定な値となる。
【００５２】
図５の実線（ｂ）に示すように、中利特モードでは、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１或いはＳＧ１が選択され、スイッチＳＷ１及びＳＷ２、或いはスイッチＳＷ３及びＳＷ４が“ＯＮ”して所定の入力電力レベルに対して、中利得な出力電力レベルの信号が得られる。
【００５３】
図５の実線（ｃ）に示すように、低利得モードでは、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１及びＳＧ２が選択され、スイッチＳＷ１及びＳＷ２とスイッチＳＷ３及びＳＷ４が“ＯＦＦ”して所定の入力電力レベルに対して、低利得な出力電力レベルの信号が得られる。そして、入力電力レベルが小さな値から高利得モードのときよりも大きな値までの期間では直線性が得られ（高利得モードのときよりもリニアリティの劣化が少ない）、入力電力レベルがある値以上になると出力電力レベルは飽和し一定な値となる。
【００５４】
上述したように、本実施例の可変利得増幅器では、ＮＰＮトランジスタＮＴ１、ＮＰＮトランジスタＮＴ２、抵抗Ｒ１乃至６、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、スイッチＳＷ１乃至４、及び電流源ＢＣ１が設けられている。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の間に、ノードＮ２とノードＮ７が設けられ、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間に、ノードＮ４とノードＮ８が設けられる。ノードＮ２とノードＮ４の間にはスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２が縦続接続され、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１、及びスイッチＳＷ２は第１のインピーダンス可変手段として機能する。ノードＮ７とノードＮ８の間にはスイッチＳＷ３、抵抗Ｒ１２、及びスイッチＳＷ４が縦続接続され、スイッチＳＷ３、抵抗Ｒ１２、及びスイッチＳＷ４は第２のインピーダンス可変手段として機能する。スイッチＳＷ１及び２には制御信号ＳＧ１が印加され、スイッチＳＷ３及び４には制御信号ＳＧ２が印加される。高利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１及びＳＧ２が選択され、中利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１或いはＳＧ２が選択され、低利得動作のときに“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１及びＳＧ２が選択される。このため、高利得動作のときのインピーダンスは中利得動作のときのインピーダンスよりも小さく、中利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さく設定される。
【００５５】
したがって、スイッチＳＷ１及びＳＷ２、或いはスイッチＳＷ３及びＳＷ４が“ＯＮ”した場合でも、動作電流としてのバイアス電流Ｉｂの値は変化せず、制御信号ＳＧ１及びＳＧ２を用いたデジタル制御により高利得モードでは低いインピーダンスを選択でき、中利得モードでは高利得モードよりも高いインピーダンスを選択でき、低利得モードでは比較的高いインピーダンスを選択できるので、リダクション時の直線性の劣化を抑制することができる。また、動作電流を変化させずに利得可変ができ、温度保証回路などの複雑な回路を必要としないので、回路規模の増大を抑制することができる。
【００５６】
なお、本実施例では、差動対をなすＮＰＮトランジスタにシリコンバイポーラトランジスタを用いているが、ＳｉＧｅ或いはＳｉＧｅＣシリコンヘテロバイポーラトランジスタ、ＧａＡｓ  ＨＢＴなどの化合物ヘテロバイポーラトランジスタなどを用いてもよい。
【実施例４】
【００５７】
次に、本発明の実施例４に係る可変利得増幅器について、図面を参照して説明する。図６は可変利得増幅器を示す回路図である。本実施例では、制御信号にもとづいてスイッチをオン・オフさせることによりインピーダンスを可変さるインピーダンス可変手段をｎ段構成にしている。
【００５８】
以下、実施例３と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５９】
図６に示すように、可変利得増幅器１ｃには、ＮＰＮトランジスタＮＴ１、ＮＰＮトランジスタＮＴ２、抵抗Ｒ１乃至６、抵抗Ｒ３１ａ、・・・抵抗Ｒ３ｎａ、抵抗Ｒ３１ｂ、・・・抵抗Ｒ３ｎｂ、スイッチＳＷ１、・・・スイッチＳＷｎ、及び電流源ＢＣ１が設けられている。可変利得増幅器１ｃはｎ個のインピーダンス可変手段を有している。
【００６０】
抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の間にｎ個のノードが設けられ、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間にｎ個のノードが設けられている。
【００６１】
ノードＮ２とノードＮ４の間には、抵抗Ｒ３１ａ、スイッチＳＷ１、及び抵抗Ｒ３１ｂが図中の水平方向に縦続接続されている。抵抗Ｒ３１ａは、一端がノードＮ２に接続され、他端がスイッチＳＷ１の一端に接続されている。スイッチＳＷ１は、他端が抵抗Ｒ３１ｂの一端に接続され、制御信号ＳＧ１にもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。抵抗Ｒ３１ｂは、他端がノードＮ４に接続される。
【００６２】
ｎ番目のノードＮ１１とｎ番目のノードＮ１２の間には、抵抗Ｒ３ｎａ、スイッチＳＷｎ、及び抵抗Ｒ３ｎｂが図中の水平方向に縦続接続されている。抵抗Ｒ３ｎａは、一端がノードＮ１１に接続され、他端がスイッチＳＷｎの一端に接続されている。スイッチＳＷｎは、他端が抵抗Ｒ３ｎｂの一端に接続され、制御信号ＳＧｎにもとづいて“ＯＮ”、“ＯＦＦ”動作する。抵抗Ｒ３ｎｂは、他端がノードＮ１２に接続される。ここで、抵抗Ｒ３１ａ、・・・抵抗Ｒ３ｎａと抵抗Ｒ３１ｂ、・・・抵抗Ｒ３ｎｂの抵抗値は同一の値を有する。
【００６３】
抵抗Ｒ４は、一端がノードＮ１１に接続され、他端がノードＮ１３に接続される。抵抗Ｒ６は、一端がノードＮ１２に接続され、他端がノードＮ１３に接続される。電流源ＢＣ１は、一端がノードＮ１３に接続され、他端が接地電位である低電位側電源Ｖｓｓに接続され、可変利得増幅器１ｃの動作時、低電位側電源Ｖｓｓ側にバイアス電流Ｉｂを流す。
【００６４】
抵抗Ｒ３１ａ、スイッチＳＷ１、及び抵抗Ｒ３１ｂは、第１のインピーダンス可変手段として機能する。制御信号ＳＧ１が“Ｈｉｇｈ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は抵抗Ｒ３１ａ＋抵抗Ｒ３１ｂとなり、制御信号ＳＧ１が“Ｌｏｗ”レベルのとき、ノードＮ２とノードＮ４間は、例えば数百ＫΩ以上の高抵抗値（スイッチＳＷ１の“ＯＦＦ”時の値）となる。
【００６５】
抵抗Ｒ３ｎａ、スイッチＳＷｎ、及び抵抗Ｒ３ｎｂは、第ｎのインピーダンス可変手段として機能する。制御信号ＳＧｎが“Ｈｉｇｈ”レベルのとき、ノードＮ１１とノードＮ１２間は抵抗Ｒ３ｎａ＋抵抗Ｒ３ｎｂとなり、制御信号ＳＧｎが“Ｌｏｗ”レベルのとき、ノードＮ１１とノードＮ１２間は、例えば数百ＫΩ以上の高抵抗値（スイッチＳＷｎの“ＯＦＦ”時の値）となる。
【００６６】
ここで、可変利得増幅器１ｃが１番利得の高い利得動作のときに、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１乃至ｎが選択され、２番目に利得の高い利得動作のときに、制御信号ＳＧ１乃至ｎの内いずれか１つ“Ｌｏｗ”レベルの信号が選択され（他はすべて“Ｈｉｇｈ”レベル）、ｍ番目（ただし、ｍはｎよりも小さい整数）に利得の高い利得動作のときに、制御信号ＳＧ１乃至ｎの内いずれかｍ個の“Ｌｏｗ”レベルの信号が選択され（他はすべて“Ｈｉｇｈ”レベル）、１番利得の低い利得動作のときに、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１乃至ｎが選択される。１番利得の高い利得動作のときのインピーダンスが一番小さく、１番利得の低い利得動作のときのインピーダンスが一番大きい。
【００６７】
ノードＮ２とノードＮ４の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる高利得動作から低利得動作での動作電流とノードＮ１１とノードＮ１２の低電位側電源Ｖｓｓ側に流れる高利得動作から低利得動作での動作電流は、バイアス電流Ｉｂの１／２であり等しい。スイッチＳＷ１が“ＯＮ”した場合でもノードＮ２とノードＮ４が同電位であり、スイッチＳＷｎが“ＯＮ”した場合でもノードＮ１１とノードＮ１２が同電位であり、可変利得増幅器の動作電流としてのバイアス電流Ｉｂの値は変化しない。
【００６８】
次に、可変利得増幅器の特性について図７を参照して説明する。図７は可変利得増幅器の入力電力レベルに対する出力電力レベルの変化を示す特性図で、図中実線（ａ）がｎ個のスイッチがすべて“ＯＮ”したときの高利得動作での特性を示し、図中実線（ｂ）がｎ個のスイッチがすべて“ＯＦＦ”したときの低利得動作での特性を示す。
【００６９】
図７の実線（ａ）に示すように、１番利得の高い高利得モードでは、“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１乃至ｎが選択され、スイッチＳＷ１乃至ｎが“ＯＮ”して所定の入力電力レベルに対して、１番利得の高い高利得な出力電力レベルの信号が得られる。そして、入力電力レベルが小さな値から所定の値まで期間では直線性が得られ、入力電力レベルが所定な値以上になると出力電力レベルは飽和し一定な値となる。
【００７０】
図７の実線（ｂ）に示すように、１番利得の低い低利得モードでは、“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１乃至ｎが選択され、スイッチＳＷ１乃至ｎが“ＯＦＦ”して所定の入力電力レベルに対して、１番利得の低い低利得な出力電力レベルの信号が得られる。そして、入力電力レベルが小さな値から高利得モードのときよりも大きな値までの期間では直線性が得られ（高利得モードのときよりもリニアリティの劣化が少ない）、入力電力レベルがある値以上になると出力電力レベルは飽和し一定な値となる。
【００７１】
上述したように、本実施例の可変利得増幅器では、ＮＰＮトランジスタＮＴ１、ＮＰＮトランジスタＮＴ２、抵抗Ｒ１乃至６、抵抗Ｒ３１ａ、・・・抵抗Ｒ３ｎａ、抵抗Ｒ３１ｂ、・・・抵抗Ｒ３ｎｂ、スイッチＳＷ１乃至ｎ、及び電流源ＢＣ１が設けられている。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の間に、ｎ個のノードが設けられ、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間に、ｎ個のノードが設けられる。ノードＮ２とノードＮ４の間には抵抗Ｒ３１ａ、スイッチＳＷ１、及び抵抗Ｒ３１ｂが縦続接続され、抵抗Ｒ３１ａ、スイッチＳＷ１、及び抵抗Ｒ３１ｂは第１のインピーダンス可変手段として機能する。ｎ番目のノードＮ１１とｎ番目のノードＮ１２の間には抵抗Ｒ３ｎａ、スイッチＳＷｎ、及び抵抗Ｒ３ｎｂが縦続接続され、抵抗Ｒ３ｎａ、スイッチＳＷｎ、及び抵抗Ｒ３ｎｂは第ｎのインピーダンス可変手段として機能する。スイッチＳＷ１には制御信号ＳＧ１が印加され、スイッチＳＷｎには制御信号ＳＧｎが印加される。
【００７２】
１番高い利得動作のときに“Ｈｉｇｈ”レベルの制御信号ＳＧ１乃至ｎが選択され、１番低い利得動作のときに“Ｌｏｗ”レベルの制御信号ＳＧ１乃至ｎが選択される。このため、１番高い高利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さく、中利得動作のときのインピーダンスは低利得動作のときのインピーダンスよりも小さく設定される。
【００７３】
したがって、スイッチＳＷ１、・・・ＳＷｎが“ＯＮ”した場合でも、動作電流としてのバイアス電流Ｉｂの値は変化せず、制御信号ＳＧ１乃至ｎを用いたデジタル制御により高利得モードでは低いインピーダンスを選択でき、低利得モードでは比較的高いインピーダンスを選択できるので、リダクション時の直線性の劣化を抑制することができる。また、動作電流を変化させずに利得可変ができ、温度保証回路などの複雑な回路を必要としないので、回路規模の増大を抑制することができる。
【００７４】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００７５】
例えば、実施例で説明した可変利得増幅器は、ＤＢＳ、ＣＡＴＶ、ＦＭ、ＡＭなどの受信装置に適用できる。実施例４では、インピーダンス可変手段を２つの抵抗と１つのスイッチから構成しているが、１つの抵抗と１つのスイッチから構成してもよい。また、実施例３及び４では、インピーダンス可変手段に設けられた抵抗をすべて同一の抵抗値に設定しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【００７６】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  コレクタが高電位側電源側に接続され、第１のＲＦ入力信号がベースに入力される第１のＮＰＮトランジスタと、コレクタが前記高電位側電源側に接続され、前記第１のＲＦ入力信号と差動入力信号をなす第２のＲＦ入力信号がベースに入力され、前記第１のＮＰＮトランジスタと差動対をなす第２のＮＰＮトランジスタと、前記第１のＮＰＮトランジスタのエミッタ側と前記第２のＮＰＮトランジスタのエミッタ側との間に縦続接続されるＭＯＳトランジスタから構成される第１のスイッチ、抵抗、及びＭＯＳトランジスタから構成される第２のスイッチを有し、制御信号が入力されるときに前記第１及び第２のスイッチが“ＯＮ”し、前記抵抗の一端が前記第１のＮＰＮトランジスタのエミッタ側に接続され、前記抵抗の一端が前記第１のＮＰＮトランジスタのエミッタ側に接続されるインピーダンス可変手段とを具備する可変利得増幅器。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例１に係る可変利得増幅器を示す回路図。
【図２】本発明の実施例１に係る可変利得増幅器の入力電力レベルに対する出力電力レベルの変化を示す特性図。
【図３】本発明の実施例２に係る可変利得増幅器を示す回路図。
【図４】本発明の実施例３に係る可変利得増幅器を示す回路図。
【図５】本発明の実施例３に係る可変利得増幅器の入力電力レベルに対する出力電力レベルの変化を示す特性図。
【図６】本発明の実施例４に係る可変利得増幅器を示す回路図。
【図７】本発明の実施例４に係る可変利得増幅器の入力電力レベルに対する出力電力レベルの変化を示す特性図。
【符号の説明】
【００７８】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  可変利得増幅器
ＢＣ１、ＢＣ２ａ、ＢＣ２ｂ  電流源
ＩＮ１、ＩＮ２  入力端子
Ｎ１〜５、Ｎ７〜９、Ｎ１１〜１３  ノード
ＮＭＴ１、ＮＭＴ２  Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタ
ＮＴ１、ＮＴ２  ＮＰＮトランジスタ
Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２  出力端子
Ｒ１〜６、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ３１ａ、Ｒ３１ｂ、Ｒ３ｎａ、Ｒ３ｎｂ  抵抗
ＲＦｉｎ（＋）、ＲＦｉｎ（−）  ＲＦ入力信号
ＲＦｏｕｔ（＋）、ＲＦｏｕｔ（−）  ＲＦ出力信号
ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧｎ  制御信号
ＳＷ１〜４、ＳＷｎ  スイッチ
Ｖｃｃ  高電位側電源
Ｖｓｓ  低電位側電源
【図１】
2007329675.tif 000003
【図２】
2007329675.tif 000004
【図３】
2007329675.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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