(57)【要約】【課題】可変利得増幅回路の歪み性能を向上させること。【解決手段】エミッタ接地増幅回路を構成する第１のトランジスタＱ１のコレクタに対して、ベース接地増幅回路を構成する第２及び第３のトランジスタＱ２、Ｑ３のエミッタをそれぞれ接続し、第２及び第３のトランジスタＱ２，Ｑ３のコレクタに抵抗Ｒ１、ＲＬを介して電源端子を接続する。そして、入力端子ＩＮとなる第１のトランジスタＱ１のベースに対して第２のトランジスタＱ２の出力を戻して並列負帰還を掛ける。【選択図】図１
2009182373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端に高周波信号が入力され、出力端に一定の電流が流れるように設定された第１の能動素子と、
前記第１の能動素子と直流電源との間に設けられ、入力端に利得を可変させる制御信号が入力される第２の能動素子と、
前記第１の能動素子と直流電源との間に設けられ、出力端となる直流電源側端部から高周波増幅信号を出力する第３の能動素子と、
前記第２の能動素子の出力端となる直流電源側端部と直流電源との間に直列に接続された第１の抵抗と、
前記第３の能動素子の直流電源側端部と前記直流電源との間に直列に接続された第２の抵抗と、
前記第２の能動素子の出力端となる直流電源側端部と前記第１の能動素子の入力端との間に形成され、前記第２の能動素子から出力される高周波信号を前記第１の能動素子の入力端へ負帰還させる負帰還回路と、
を具備したことを特徴とする可変利得増幅回路。
【請求項２】
前記負帰還回路は、前記第２の能動素子の直流電源側端部と前記第１の能動素子の入力端との間に直列接続された第３の抵抗を有することを特徴とする請求項１記載の可変利得増幅回路。
【請求項３】
前記第１の抵抗の抵抗値を前記第２の抵抗の抵抗値よりも小さくしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変利得増幅回路。
【請求項４】
前記第１、第２及び第３の能動素子を、それぞれ第１、第２及び第３のトランジスタで構成し、
前記第１のトランジスタのエミッタを接地し、
前記第２及び第３のトランジスタのエミッタを、前記第１のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続し、前記第２及び第３のトランジスタのコレクタを、直流電源側端部として第１及び第２の抵抗の一端にそれぞれ接続し、
前記第１のトランジスタのベースに前記高周波信号を入力し、
前記第２のトランジスタのベースに前記制御信号を入力し、
前記第３のトランジスタのコレクタから高周波増幅信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の可変利得増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加される制御信号の大きさにより利得を可変させる可変利得増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体無線通信端末等の無線通信機器に搭載されるチューナのＲＦフロントエンド部に高品質の可変利得増幅回路が求められている。ＲＦフロントエンド部に用いられる可変利得増幅回路として、第１のトランジスタに対して第２及び第３のトランジスタをカスコード接続し、第２のトランジスタに流れる電流を制御信号で制御して利得を可変させるものがある。
【０００３】
図２は従来の可変利得増幅回路の構成図である。エミッタ接地増幅回路を構成する第１のトランジスタＱ１のコレクタに対して、ベース接地増幅回路を構成する第３のトランジスタＱ３のエミッタを接続し、第３のトランジスタＱ３のコレクタに抵抗ＲＬを介して直流電源Ｅを接続することで、第１及び第３のトランジスタＱ１，Ｑ３によるカスコード増幅回路を構成している。また、第２のトランジスタＱ２のエミッタを第１のトランジスタＱ１のコレクタに接続し、第２のトランジスタＱ２のコレクタに抵抗を介さずに電源端子を接続している。
【０００４】
以上のように構成された可変利得増幅回路において、第２のトランジスタＱ２のベースに電圧ＶＡＧＣを印加することにより、第２のトランジスタＱ２には電圧ＶＡＧＣに対応した大きさの電流が流れる。第１〜第３のトランジスタＱ１〜Ｑ３に流れる電流をＩ１、Ｉ２，Ｉ３とすると、第１〜第３のトランジスタＱ１〜Ｑ３の電流関係は、Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３であるから、第１のトランジスタＱ１に流れる電流Ｉ１を一定にすれば、第２のトランジスタＱ２に流れる電流Ｉ２を大きくするのに応じて第３のトランジスタＱ３に流れる電流Ｉ３が小さくなり利得が小さくなる。すなわち、第２のトランジスタＱ２に印加する電圧ＶＡＧＣを制御することで可変利得増幅回路の利得を可変させることができる。
【特許文献１】特開２００６−２００７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高品質の可変利得増幅回路を実現するためには、回路の歪み性能のさらなる改善が望まれていた。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、回路の歪み性能を向上させることのできる可変利得増幅回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の可変利得増幅回路は、入力端に高周波信号が入力され、出力端に一定の電流が流れるように設定された第１の能動素子と、前記第１の能動素子と直流電源との間に設けられ、入力端に利得を可変させる制御信号が入力される第２の能動素子と、前記第１の能動素子と直流電源との間に設けられ、出力端となる直流電源側端部から高周波増幅信号を出力する第３の能動素子と、前記第２の能動素子の出力端となる直流電源側端部と直流電源との間に直列に接続された第１の抵抗と、前記第３の能動素子の直流電源側端部と前記直流電源との間に直列に接続された第２の抵抗と、前記第２の能動素子の出力端となる直流電源側端部と前記第１の能動素子の入力端との間に形成され、前記第２の能動素子から出力される高周波信号を前記第１の能動素子の入力端へ負帰還させる負帰還回路とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、入力端に利得を可変させる制御信号が入力される第２の能動素子の出力端に第１の抵抗を接続し、第２の能動素子の直流電源側端部と第１の能動素子の入力端との間に第２の能動素子から出力される高周波信号を第１の能動素子の入力端へ負帰還させる負帰還回路を設けたので、第１の能動素子の入力端へ並列負帰還を掛けることができ、歪み特性を向上させることができる。
【０００９】
また本発明は、上記可変利得増幅回路において、前記負帰還回路は、前記第２の能動素子の直流電源側端部と前記第１の能動素子の入力端との間に直列接続された第３の抵抗を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成により、負帰還回路に第３の抵抗を直列接続したので、第２の能動素子の出力が小さい段階から確実に負帰還を掛けることができる。
【００１１】
上記可変利得増幅回路において、前記第１の抵抗の抵抗値を前記第２の抵抗の抵抗値よりも小さくすることが望ましい。
【００１２】
また本発明は、上記可変利得増幅回路において、前記第１、第２及び第３の能動素子を、それぞれ第１、第２及び第３のトランジスタで構成し、前記第１のトランジスタのエミッタを接地し、前記第２及び第３のトランジスタのエミッタを、前記第１のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続し、前記第２及び第３のトランジスタのコレクタを、直流電源側端部として第１及び第２の抵抗の一端にそれぞれ接続し、前記第１のトランジスタのベースに前記高周波信号を入力し、前記第２のトランジスタのベースに前記制御信号を入力し、前記第３のトランジスタのコレクタから高周波増幅信号を出力することとした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回路の歪み性能を向上させることができ、利得変化に対する影響が少なく、最大利得時のＮＦ（雑音指数）に対する影響を抑制することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る可変利得増幅回路の構成図である。図２に示した可変利得増幅回路と同一要素には同一符号を付している。
【００１５】
第１の能動素子として機能する第１のトランジスタＱ１のベースが高周波信号の印加される入力端子ＩＮに接続されており、当該第１のトランジスタＱ１のエミッタが接地されている。第１のトランジスタＱ１のコレクタに対して、第２及び第３の能動素子として機能する第２及び第３のトランジスタＱ２，Ｑ３のエミッタが接続されている。第２のトランジスタＱ２のベースには利得制御のための制御信号である電圧ＶＡＧＣが印加され、第３のトランジスタＱ３のベースにはバイアスが印加される。当該可変利得増幅回路をＲＦアンプ部に適用する場合、第２のトランジスタＱ２に印加する利得制御のための制御信号は高周波信号の信号レベルを制御するためのオートゲインコントロール信号となる。第３のトランジスタＱ３のコレクタが第２の抵抗としての抵抗ＲＬを介して直流電源Ｅの電源端子に接続されており、第３のトランジスタＱ３のコレクタが当該可変利得増幅回路の出力端子ＯＵＴを構成している。
【００１６】
一方、第２のトランジスタＱ２のコレクタが第１の抵抗としての抵抗Ｒ１を介して直流電源Ｅの電源端子に接続されている。抵抗Ｒ１は第２のトランジスタＱ２をベース接地増幅回路として機能させることができれば十分であり、抵抗Ｒ１＜抵抗ＲＬの関係となっている。第２のトランジスタＱ２のコレクタに抵抗Ｒ１を接続したことにより、第２のトランジスタＱ２は、電流源としての動作だけではなく、ベース接地増幅回路として動作することになる。ベース接地増幅回路として動作する第２のトランジスタＱ２の増幅出力が現れるコレクタが、直流カットコンデンサＣ１及び第３の抵抗としての抵抗Ｒ２を直列に介して第１のトランジスタＱ１のベースに接続されている。すなわち、第２のトランジスタＱ２のコレクタから当該可変利得増幅回路の入力端子ＩＮとなる第１のトランジスタＱ１のベースに掛けて負帰還回路Ｌ１を構成している。
【００１７】
次に、以上のように構成された可変利得増幅回路の動作について説明する。
可変利得増幅回路の入力端子ＩＮに入力した高周波信号は、エミッタ接地増幅回路を構成する第１のトランジスタＱ１で増幅され、さらにベース接地増幅回路を構成する第３のトランジスタＱ３で増幅された後、第３のトランジスタＱ３のコレクタに接続された出力端子ＯＵＴから出力される。
【００１８】
このとき、第３のトランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間に流れる電流Ｉ３を、第２のトランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間に流れる電流Ｉ２を制御することで出力端子ＯＵＴから出力される信号の利得を可変させる。第２のトランジスタＱ２に流れる電流Ｉ２はベースに印加される電圧ＶＡＧＣの大きさにより変化する。電圧ＶＡＧＣが大きくなるのに応じて第２のトランジスタＱ２に流れる電流Ｉ２が大きくなり、相対的に第３のトランジスタＱ３に流れる電流Ｉ３が小さくなって利得が小さくなる。
【００１９】
本実施の形態では、第２のトランジスタＱ２のコレクタに抵抗Ｒ１を接続してベース接地増幅回路が構成されると共に、第２のトランジスタＱ２のコレクタから第１のトランジスタＱ１のベースに掛けて負帰還回路Ｌ１が構成されている。第１のトランジスタＱ１のコレクタには入力端子ＩＮに入力した高周波信号に対して位相反転した増幅信号が出力される。この位相反転信号を、ベース接地増幅回路である第２のトランジスタＱ２が電流Ｉ２及び抵抗Ｒ１によって決まる利得で増幅して第２のトランジスタＱ２のコレクタに出力する。その結果、第１及び第２のトランジスタＱ１，Ｑ２で増幅された位相反転信号が負帰還回路Ｌ１を介して入力端子ＩＮに帰還する。
【００２０】
このように、当該可変利得増幅回路の入力端子ＩＮとなる第１のトランジスタＱ１のベースに対して第２のトランジスタＱ２の出力を戻して並列負帰還を掛けることにより、歪み特性を向上させることができる。
【００２１】
また、第２のトランジスタＱ２の出力と第３のトランジスタの出力とは相反関係にあるので、当該可変利得増幅回路（第３のトランジスタＱ３）の利得が最大の時には負帰還量が最も小さく、当該可変利得増幅回路（第３のトランジスタＱ３）利得が最小のときには負帰還量が最大となるので、利得カーブに対する影響が軽微になる。たとえば、最大利得時には第２のトランジスタＱ２に電流が流れない又は極めて小さいので、負帰還が掛からないため入力に対する劣化が生じない。
【００２２】
また、第２のトランジスタＱ２の電流Ｉ２が小さくて第２のトランジスタＱ２による増幅が小さいときには、第２のトランジスタＱ２の出力が小さくて、入力に対して帰還がうまくかからない可能性がある。本実施の形態では、帰還回路Ｌ１に抵抗Ｒ２を設けたことにより、第２のトランジスタＱ２の出力が小さい段階から確実に帰還が掛るようになった。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、チューナ等のＲＦフロントエンド部の可変利得増幅回路に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る可変利得増幅回路の構成図
【図２】従来の可変利得増幅回路の構成図
【符号の説明】
【００２５】
Ｑ１…第１のトランジスタ（第１の能動素子）
Ｑ２…第２のトランジスタ（第２の能動素子）
Ｑ３…第３のトランジスタ（第３の能動素子）
ＩＮ…入力端子
ＯＵＴ…出力端子
Ｒ１…抵抗（第１の抵抗）
ＲＬ…抵抗（第２の抵抗）
Ｒ２…抵抗（第３の抵抗）
Ｅ…直流電源
Ｃ１…直流カットコンデンサ
Ｌ１…負帰還回路
【図１】
2009182373.tif 000003
【図２】
2009182373.tif 000004