JP2007274180A - Load circuit and tuning circuit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に、テレビチューナのような受信端末装置の同調回路に使用する負荷回路に関し、より特定的には同調回路のQ(Quality Factor)を増大させることができるように改良された負荷回路に関する。本発明はまた、当該負荷回路を使用した同調回路に関する。 The present invention generally relates to a load circuit used for a tuning circuit of a receiving terminal device such as a television tuner, and more specifically, an improved load circuit so that a Q (Quality Factor) of the tuning circuit can be increased. About. The present invention also relates to a tuning circuit using the load circuit.
受信機の混変調特性を改善する最善の方法は、受信する周波数における同調回路の周波数選択度を向上させることである。しかしながら、同調回路の周波数選択度の指標となる同調回路のQは、インダクタ回路のQに依存する。インダクタを半導体基板上に形成した場合、インダクタンス成分に直列に発生するメタル抵抗成分により、インダクタ成分のQは小さくなる。半導体基板上に形成したインダクタを使用して同調回路を作成すると、同調回路のQは小さいものしか作成できない。同調回路の周波数選択度を高めるには、同調回路の段数を増やすか、または、負性抵抗回路を使用して、同調回路のQを増大させることが考えられる。 The best way to improve the intermodulation characteristics of the receiver is to improve the frequency selectivity of the tuning circuit at the receiving frequency. However, the Q of the tuning circuit, which is an index of the frequency selectivity of the tuning circuit, depends on the Q of the inductor circuit. When the inductor is formed on the semiconductor substrate, the Q of the inductor component becomes small due to the metal resistance component generated in series with the inductance component. When a tuning circuit is created using an inductor formed on a semiconductor substrate, only a small tuning circuit Q can be created. To increase the frequency selectivity of the tuning circuit, it is conceivable to increase the Q of the tuning circuit by increasing the number of stages of the tuning circuit or using a negative resistance circuit.
同調回路の段数を増やすことは、複数の同調周波数を正確に一致させたまま連動する必要があり困難であるため、負性抵抗回路を用いて同調回路のQを増大させる回路を考える。 Since it is difficult to increase the number of stages of the tuning circuit because it is necessary to interlock with a plurality of tuning frequencies accurately matched, a circuit that uses a negative resistance circuit to increase the Q of the tuning circuit is considered.
負性抵抗を用いて同調回路のQを増大する回路構成の一つに、図8に示すように負性抵抗回路62を追加し、同調回路のQを調整する提案がされている(非特許文献1)。図8の回路において、入力信号Viを電圧―電流変換回路17に通し、Voより出力する。また63は電流源である。
As shown in FIG. 8, a
図8(a)を参照すると、負性抵抗回路62は差動のトランジスタM1、M2のドレインとゲートを互いに接続し、差動のトランジスタM1、M2のソースはそれぞれ互いに接続する。上記した構成で、トランジスタM1、M2のドレイン端から見て−2/gmの値をもつ負性抵抗成分を作る。
Referring to FIG. 8A, the
非特許文献1では、負性抵抗回路62をインダクタ61に対し、周波数調整回路とともに、並列に接続している。このため、インダクタ61が元々持っていた抵抗成分を負性抵抗回路62でQの調整を行っている。
In Non-Patent Document 1, the
図8(a)に示す回路構成の等価回路を図8(b)に示す。インダクタ61が元々持つ抵抗成分をRMとすると、インダクタ61に含まれるメタル抵抗成分RMの直列回路に、トランジスタM1、M2で構成される負性抵抗回路62からなる負性抵抗値rが並列に接続される形になる。この場合、インダクタ61と負性抵抗回路62の並列インピーダンスをZ、同調周波数をωとすると、
An equivalent circuit of the circuit configuration shown in FIG. 8A is shown in FIG. Assuming that the resistance component inherent in the
Zの実数成分がキャンセルされ、インダクタの値が示される。しかしながら、Zを虚数成分のみにするには、rの値を周波数依存性を持って調整する必要がある。そのため、例えば、テレビチューナのような広帯域通信の同調回路に使用する場合、同調周波数ωにあわせてrの値を調整する必要がある。このため、rの設定回路が新たに必要であり、広帯域通信の同調回路として不向きであるという問題があった。
The real component of Z is canceled and the value of the inductor is shown. However, in order to make Z only an imaginary component, it is necessary to adjust the value of r with frequency dependence. Therefore, for example, when used in a tuning circuit for broadband communication such as a TV tuner, it is necessary to adjust the value of r in accordance with the tuning frequency ω. For this reason, a setting circuit for r is newly required, and there is a problem that it is not suitable as a tuning circuit for broadband communication.
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、同調周波数を大きく変化させても、同調周波数に対しrの値を調整する回路が不要で、かつ常に帯域一定で利得一定の特性を持つ同調回路を実現するための、上記同調回路に用いる負荷回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even if the tuning frequency is greatly changed, a circuit for adjusting the value of r with respect to the tuning frequency is unnecessary, and a constant band and constant gain characteristics are obtained. An object of the present invention is to provide a load circuit used in the tuning circuit for realizing the tuning circuit having the tuning circuit.
また、本発明の他の目的は、上記負荷回路を用いた同調回路を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a tuning circuit using the load circuit.
本発明にかかる負荷回路は、同調回路に用いる負荷回路であって、インダクタと、上記インダクタに直列に接続され、上記インダクタの直列抵抗成分を打ち消し、インダクタのQを増大させるための負性抵抗回路とを備える。 A load circuit according to the present invention is a load circuit used for a tuning circuit, and is connected to an inductor and the inductor in series, cancels a series resistance component of the inductor, and increases a Q of the inductor. With.
上記構成の上記負荷回路を用いて同調回路を構成すると、インダクタのもつQよりも、Qの高い同調回路が実現でき、かつ同調周波数を大きく変化させても、常に一定の帯域で利得一定の特性を持つ同調回路を構成できる。 When the tuning circuit is configured using the load circuit having the above-described configuration, a tuning circuit having a higher Q than the Q of the inductor can be realized, and even when the tuning frequency is greatly changed, the gain is always constant in a constant band. A tuning circuit having
上記負性抵抗回路は負性抵抗素子を備え、上記負性抵抗素子は、互いに差動で動く第1、第2のトランジスタを有し、上記第1のトランジスタのベース端と上記第2のトランジスタのコレクタ端とを接続し、さらに上記第2のトランジスタのベース端と上記第1のトランジスタのコレクタ端とを接続してなるのが好ましい。 The negative resistance circuit includes a negative resistance element, and the negative resistance element includes first and second transistors that move in a differential manner, and a base end of the first transistor and the second transistor It is preferable that the collector end of the second transistor is connected to the base end of the second transistor and the collector end of the first transistor.
上記構成の負性回路を用いて同調回路を構成すると、差動回路であることから基板雑音に強いという特徴が現れ、 When the tuning circuit is configured using the negative circuit having the above configuration, a characteristic that it is resistant to substrate noise appears because it is a differential circuit,
また、本発明にかかる負荷回路は、上記インダクタと上記負性抵抗回路の直列回路をアンプにて帰還を組み、上記アンプの出力端子に上記インダクタの一方の端子を接続し、上記インダクタの他方の端子を上記負性抵抗回路に接続することでインダクタのQを増大させ、かつ上記アンプの利得に応じて上記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となることを特徴とすることが好ましい。 Further, the load circuit according to the present invention is configured such that a series circuit of the inductor and the negative resistance circuit is combined with an amplifier, one terminal of the inductor is connected to the output terminal of the amplifier, and the other terminal of the inductor is connected. By connecting the terminal to the negative resistance circuit, the Q of the inductor is increased, and the apparent inductor value seen from the input terminal of the amplifier is variable according to the gain of the amplifier. Is preferred.
上記構成の上記負荷回路を用いて同調回路を構成すると、インダクタのメタル抵抗成分を打ち消すことが出来ることから、同調回路を組んだときの同調周波数におけるQを高く設定でき、かつ同調周波数を大きく変化させても、常に一定の帯域で利得一定の特性を持つ。 When the tuning circuit is configured using the load circuit having the above configuration, the metal resistance component of the inductor can be canceled, so that the Q at the tuning frequency when the tuning circuit is assembled can be set high, and the tuning frequency can be greatly changed. Even if it is made, it always has a constant gain characteristic in a constant band.
また、上記負性抵抗回路は、上記第1のトランジスタのコレクタ端およびベース端に接続された第3のトランジスタと、上記第2のトランジスタのコレクタ端およびベース端に接続された第4のトランジスタと、上記第1、第2のトランジスタのコレクタ端およびベース端に接続された第1の電流源とを備え、上記第1、第2のトランジスタと上記第3、第4のトランジスタに異なる電流を流すようになっていることが好ましい。 The negative resistance circuit includes a third transistor connected to a collector terminal and a base terminal of the first transistor, a fourth transistor connected to a collector terminal and a base terminal of the second transistor, And a first current source connected to a collector terminal and a base terminal of the first and second transistors, and different currents are passed through the first and second transistors and the third and fourth transistors. It is preferable that it is such.
上記構成によると、第1、第2のトランジスタに流す電流と、第3、第4のトランジスタに流す電流の差から負性抵抗を作ることできるため、見かけ上Qの高いインダクタを作る場合に電流値を抑えることができる。 According to the above configuration, a negative resistance can be created from the difference between the currents flowing in the first and second transistors and the currents flowing in the third and fourth transistors. Therefore, when an inductor with an apparently high Q is made, The value can be suppressed.
本発明にかかる負荷回路の好ましい実施態様によれば、差動で入力するための2つの入力端子と差動で出力するための2つの出力端子を有するアンプを更に備える。上記インダクタは第1のインダクタと第2のインダクタとを備える。上記アンプの一方の出力端子に、上記第3のトランジスタの入力を接続し、上記アンプの他方の出力端子に上記第4のトランジスタの入力を接続する。上記第3のトランジスタのエミッタ端に第1の電流源と上記第1のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続し、上記第4のトランジスタのエミッタ端に上記第1の電流源と上記第2のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続する。上記第1のトランジスタのエミッタ端には上記第1のインダクタの一方の端子を接続し、上記第2のトランジスタのエミッタ端には上記第2のインダクタの一方の端子を接続する。上記第1のインダクタの他方の端子を上記アンプの一方の入力端子に接続し、上記第2のインダクタの他方の端子を上記アンプの他方の入力端子に接続する。この構成によって、上記インダクタのQを増大させ、かつ上記アンプの利得に応じて上記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となる。 According to a preferred embodiment of the load circuit of the present invention, the load circuit further includes an amplifier having two input terminals for differential input and two output terminals for differential output. The inductor includes a first inductor and a second inductor. The input of the third transistor is connected to one output terminal of the amplifier, and the input of the fourth transistor is connected to the other output terminal of the amplifier. The first current source and the collector end and base end of the first transistor are connected to the emitter end of the third transistor, and the first current source and the second end are connected to the emitter end of the fourth transistor. Connect the collector end and base end of the transistor. One terminal of the first inductor is connected to the emitter terminal of the first transistor, and one terminal of the second inductor is connected to the emitter terminal of the second transistor. The other terminal of the first inductor is connected to one input terminal of the amplifier, and the other terminal of the second inductor is connected to the other input terminal of the amplifier. With this configuration, the Q of the inductor is increased, and the apparent inductor value seen from the input terminal of the amplifier is variable according to the gain of the amplifier.
したがって、上記構成の上記負荷回路を用いて同調回路を構成すると、Qが高く、さらにインダクタ値が変化する同調回路が構成できるため、帯域一定で同調周波数が大きく変化できる同調回路を作成できる。 Therefore, when a tuning circuit is configured using the load circuit having the above-described configuration, a tuning circuit having a high Q and a variable inductor value can be configured. Therefore, a tuning circuit in which the tuning frequency can be greatly changed with a constant band can be created.
本発明にかかる負荷回路の他の好ましい実施態様によれば、差動で入力するための2つの入力端子と差動で出力するための2つの出力端子を有するアンプを更に備える。また上記インダクタは第1のインダクタと第2のインダクタとを備える。上記アンプの一方の出力端子に、第5のトランジスタの入力を接続し、上記アンプの他方の出力端子に第6のトランジスタの入力を接続する。第5のトランジスタのドレイン端には、第2の電流源とフォールデッド構成を介して上記第1のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続し、第6のトランジスタのドレイン端には、第2の電流源とフォールデッド構成を介して上記第2のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続する。上記第1のトランジスタのエミッタ端には、上記第1のインダクタの一方の端子を接続し、上記第2のトランジスタのエミッタ端には、上記第2のインダクタの一方の端子を接続する。上記第1のインダクタの他方の端子を上記アンプの一方の入力端子に接続し、上記第2のインダクタの他方の端子を上記アンプの他方の入力端子に接続する。この構成により、上記インダクタのQを増大させ、かつ上記アンプの利得に応じて上記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となる。 According to another preferred embodiment of the load circuit according to the present invention, the load circuit further includes an amplifier having two input terminals for differential input and two output terminals for differential output. The inductor includes a first inductor and a second inductor. The input of the fifth transistor is connected to one output terminal of the amplifier, and the input of the sixth transistor is connected to the other output terminal of the amplifier. The collector end and the base end of the first transistor are connected to the drain end of the fifth transistor via the second current source and a folded configuration, and the drain end of the sixth transistor is connected to the second end. The collector end and the base end of the second transistor are connected via a current source and a folded configuration. One terminal of the first inductor is connected to the emitter terminal of the first transistor, and one terminal of the second inductor is connected to the emitter terminal of the second transistor. The other terminal of the first inductor is connected to one input terminal of the amplifier, and the other terminal of the second inductor is connected to the other input terminal of the amplifier. With this configuration, the Q of the inductor is increased, and the apparent inductor value seen from the input terminal of the amplifier is variable according to the gain of the amplifier.
したがって、上記構成の上記負荷回路を用いて同調回路を構成すると、Qが高く、さらにインダクタ値が変化する同調回路が構成できるため、帯域一定で同調周波数が大きく変化できる同調回路を作成できる。 Therefore, when a tuning circuit is configured using the load circuit having the above-described configuration, a tuning circuit having a high Q and a variable inductor value can be configured. Therefore, a tuning circuit in which the tuning frequency can be greatly changed with a constant band can be created.
本発明にかかる負荷回路の好ましい実施態様によれば、前記第1、第2のトランジスタのエミッタ端に第3の電流源を接続し、前記第1の電流源と異なる電流を流し負性抵抗を発生させることを特徴とする。 According to a preferred embodiment of the load circuit according to the present invention, a third current source is connected to the emitter ends of the first and second transistors, a current different from that of the first current source is passed, and a negative resistance is provided. It is characterized by generating.
また、本発明にかかる負荷回路の他の好ましい実施態様によれば、上記アンプの入力端子に第4の電流源を接続し、上記第1の電流源と異なる電流を流し負性抵抗を発生させることを特徴とする。 According to another preferred embodiment of the load circuit according to the present invention, a fourth current source is connected to the input terminal of the amplifier, and a negative current is generated by flowing a current different from that of the first current source. It is characterized by that.
上記いずれの構成の上記負荷回路によっても、負性抵抗回路の値を電流値の差で決めることができ、容易にインダクタのQを高めることができる。 With any of the above-described load circuits, the value of the negative resistance circuit can be determined by the difference in current value, and the Q of the inductor can be easily increased.
本発明にかかる負荷回路の他の好ましい実施態様によれば、入力端子と出力端子を有するアンプと、上記アンプの出力端子に、その一方端で接続された第1の抵抗素子とを有し、上記第1の抵抗素子の他方端に上記負性抵抗のコレクタ端およびベース端が接続され、上記負性抵抗のエミッタ端に上記インダクタの一方端が接続され、上記インダクタの他方端が上記アンプの入力端に接続されていることにより、上記インダクタのQを増大させ、かつ上記アンプの利得に応じて上記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となることを特徴とする。 According to another preferred embodiment of the load circuit according to the present invention, the load circuit includes an amplifier having an input terminal and an output terminal, and a first resistance element connected to the output terminal of the amplifier at one end thereof, A collector end and a base end of the negative resistance are connected to the other end of the first resistance element, one end of the inductor is connected to an emitter end of the negative resistance, and the other end of the inductor is connected to the amplifier. By being connected to the input terminal, the Q of the inductor is increased, and the apparent inductor value seen from the input terminal of the amplifier is variable according to the gain of the amplifier.
したがって、上記構成の上記負荷回路を用いて同調回路を構成すると、Qが高く、さらにインダクタ値が変化する同調回路が構成できるため、帯域一定で同調周波数が大きく変化できる同調回路を作成できる。 Therefore, when a tuning circuit is configured using the load circuit having the above-described configuration, a tuning circuit having a high Q and a variable inductor value can be configured. Therefore, a tuning circuit in which the tuning frequency can be greatly changed with a constant band can be created.
また、本発明にかかる負荷回路の好ましい実施態様によれば、上記アンプの差動の入力端子間に容量素子を接続する。 According to a preferred embodiment of the load circuit according to the present invention, a capacitive element is connected between the differential input terminals of the amplifier.
また、本発明にかかる負荷回路の好ましい実施態様によれば、上記アンプの差動の入力端子間に第2の抵抗素子を接続する。 According to a preferred embodiment of the load circuit according to the present invention, the second resistance element is connected between the differential input terminals of the amplifier.
上記構成の上記負荷回路は、同調周波数に応じ帯域一定になるように、各同調周波数のQを設定する抵抗を前記入力端子間に接続するので、上記負荷回路を用いて同調回路を構成すると、大きく同調周波数を変化しても帯域一定の同調回路を構成できる。 The load circuit having the above configuration is configured such that a resistor for setting the Q of each tuning frequency is connected between the input terminals so that the band is constant according to the tuning frequency. Therefore, when the tuning circuit is configured using the load circuit, Even if the tuning frequency is greatly changed, a tuning circuit having a constant band can be configured.
また、本発明にかかる負荷回路における上記第1〜4の電流源は、電流値を調整する機能を備えるのが好ましい。 The first to fourth current sources in the load circuit according to the present invention preferably have a function of adjusting a current value.
上記構成の上記負荷回路は電流値を調整できるので、上記負荷回路を用いて同調回路を構成すると、温度の変化、プロセスのばらつきなどによりインダクタのメタル抵抗成分がばらついた場合でも、電流値を調整することにより、同調回路のQを所望の値に設定できる同調回路を作成できる。 Since the load circuit with the above configuration can adjust the current value, configuring the tuning circuit using the load circuit adjusts the current value even if the metal resistance component of the inductor varies due to temperature changes, process variations, etc. Thus, a tuning circuit that can set the Q of the tuning circuit to a desired value can be created.
また、本発明にかかる同調回路は上記負荷回路を備え、上記負荷回路の入力に、電圧−電流変換回路が接続されることを特徴とする。 The tuning circuit according to the present invention includes the load circuit, and a voltage-current conversion circuit is connected to an input of the load circuit.
上記構成の同調回路は、上記電圧−電流変換回路により、同調信号の入力を電圧信号で受けることができる。 The tuning circuit configured as described above can receive a tuning signal as a voltage signal by the voltage-current conversion circuit.
また、上記同調回路において、上記インダクタは、上記アンプおよび上記負性抵抗回路と同一半導体基板上に形成されることが好ましい。上記構成の同調回路は、外付け部品を削減でき、部品の小型化に貢献できる。 In the tuning circuit, the inductor is preferably formed on the same semiconductor substrate as the amplifier and the negative resistance circuit. The tuning circuit having the above configuration can reduce external parts and contribute to miniaturization of parts.
本発明によれば、例えばテレビチューナのような端末装置の同調回路に関し、同調回路に負性抵抗回路を直列に付加することによって、同調周波数が高周波数であってもQを増大させ、かつ帯域一定で同調周波数を大きく変化できる。さらにIC化することにより小型化に貢献できる。 The present invention relates to a tuning circuit of a terminal device such as a TV tuner, for example, by adding a negative resistance circuit in series to the tuning circuit, thereby increasing Q even when the tuning frequency is high, and The tuning frequency can be greatly changed at a constant value. Furthermore, it can contribute to miniaturization by making it IC.
同調周波数が高周波数であってもQを増大させ、かつ帯域一定で同調周波数を大きく変化でき、さらにIC化することで小型化することができるように改良された同調回路を得るという目的を、インダクタ、トランジスタ、負性抵抗素子を直列に繋いで構成し、トランジスタと負性抵抗素子に異なる電流を流すことで負性抵抗を発生させ、インダクタの直列抵抗成分を打ち消すことによって実現した。以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。 The purpose of obtaining an improved tuning circuit that can increase the Q even when the tuning frequency is high, can change the tuning frequency greatly with a constant band, and can be miniaturized by making an IC, This is realized by connecting an inductor, a transistor, and a negative resistance element in series, generating a negative resistance by passing different currents through the transistor and the negative resistance element, and canceling out the series resistance component of the inductor. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る同調回路の簡易的な概念図である。図1(a)を参照して、同調回路は可変負荷回路10と電圧―電流変換回路17とを備える。入力信号Viを電圧―電流変換回路17に通し、可変負荷回路10に電流信号を与える。可変負荷回路10は、インダクタ14と負性抵抗回路12を直列に接続し、電圧制御電圧源13にて帰還をかけた可変インダクタ回路11と、周波数を決定する容量素子(以下キャパシタとする)16と、Qを設定する抵抗素子15との並列接続で構成されている。
FIG. 1 is a simplified conceptual diagram of a tuning circuit according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1A, the tuning circuit includes a
図1(b)に示すように、インダクタ14は半導体基板上で構成される場合、インダクタを構成するメタルの長さに起因するメタル抵抗成分RMが大きいため、インダクタのQが小さい。このため、インダクタ14のQを増大させるために、インダクタ14に負性抵抗回路12(=r<0)を直列に接続すると、
As shown in FIG. 1B, when the
上記のインダクタ14と負性抵抗回路12の直列回路を電圧制御電圧源13にて帰還を組んだ可変インダクタ回路11のインピーダンスZaは、
The impedance Za of the
RM+r〜0のとき、上記の可変インダクタ回路11とキャパシタ16(=C)、抵抗素子15(=R)を並列につないだインピーダンスの中心周波数ωoとQは
When RM + r˜0, the center frequencies ω o and Q of impedance obtained by connecting the
図2は、同調回路の一実現例である。図2を参照して、第1のトランジスタQ1のベースに、第2のトランジスタQ2のコレクタを接続し、さらに、第2のトランジスタQ2のベースに、第1のトランジスタQ1のコレクタを互いに接続することでクロスカップル回路で構成された負性抵抗素子18を構成する。第1、第2のトランジスタQ1、Q2のコレクタ端にそれぞれインダクタ14、14を接続し、インダクタ14に直列につくメタル抵抗を打ち消す。電圧制御電圧源13で帰還を構成し、可変インダクタ回路11を構成する。この可変インダクタ回路11のインピーダンスZLは、
FIG. 2 is an implementation example of a tuning circuit. Referring to FIG. 2, the collector of second transistor Q2 is connected to the base of first transistor Q1, and the collector of first transistor Q1 is connected to the base of second transistor Q2. Thus, the
また電流源22、71を付加すれば、後述するように温度が変化したときにおいてもQが非常に高いインダクタが実現できる。
If the
図3は実施例1の変形例にかかる回路図である。図2に示す回路と同一部分には同一の参照番号を付してその説明を繰り返さない。 FIG. 3 is a circuit diagram according to a modification of the first embodiment. The same parts as those of the circuit shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
実施例1において、上記インダクタ14と上記負性抵抗回路18は直列接続されていることが重要であり、上記負性抵抗素子18と上記インダクタ14の接続順序は問題とならない。すなわち図3に示したように、インダクタ14、14をそれぞれ第1、第2のトランジスタQ1、Q2のエミッタ端に接続し、電圧制御電圧源13で帰還を構成した場合も同様の効果が得られる。
In the first embodiment, it is important that the
図4は、同調回路の別の一実現例である。図4を参照して、第3、第4のトランジスタQ3、Q4のエミッタ端に、第1、第2のトランジスタQ1、Q2のコレクタとベースを互いに接続して構成したクロスカップル回路で構成された負性抵抗素子18を接続し、負性抵抗回路12を実現する。トランジスタQ1、Q2のエミッタ端を、インダクタ14を介して、電圧制御電圧源13で帰還を構成し、可変インダクタ回路11を構成する。この可変インダクタ回路11のインピーダンスZLは、
FIG. 4 is another implementation of the tuning circuit. Referring to FIG. 4, the emitter terminals of the third and fourth transistors Q3 and Q4 are configured by a cross-coupled circuit formed by connecting the collectors and bases of the first and second transistors Q1 and Q2 to each other. The
また、メタル抵抗RMは温度によってほとんど変化しないものとすると、トランジスタQ1〜Q2、Q3〜Q4のトランスコンダクタンス値の逆数の差1/gm1−1/gm2は If the metal resistance RM hardly changes with temperature, the difference 1 / gm 1 -1 / gm 2 of the reciprocal of the transconductance values of the transistors Q1 to Q2 and Q3 to Q4 is
更に電流源22を付加すると、以下に述べるように、温度が変化してもQが非常に高い可変インダクタ回路11が実現できる。例えば、電流源21,22の回路構成の工夫により、トランジスタQ1〜Q2、Q3〜Q4に流れる電流I1、I2が温度に比例するように電流源21、22を設定すると、
I1=αT、I2=βTと書け(α、βは定数)、上式にこれを代入すると、
When the
Write I 1 = αT, I 2 = βT (α and β are constants).
上記可変インダクタ回路11を用いた可変負荷回路10の入力に、電圧―電流変換回路17を接続し、Voから信号を取り出す構成とすることで、同調回路を実現する。
A voltage-
図5は、同調回路の別の一実現例である。図4と同一部分には同一の参照番号を付してその説明を繰り返さない。図5を参照して、電流源23をインダクタ14と電圧制御電圧源13との間に接続する。本構成でも、トランジスタQ1〜Q2、Q3〜Q4に流れる電流値を決めることができ、Q値の高い同調回路を実現できる。
FIG. 5 is another implementation of the tuning circuit. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. Referring to FIG. 5,
図6は、同調回路の別の一実現例である。図6を参照して、トランジスタP1、P2のドレインに、電流源41を介してフォールデッド構成を実現し、折り返された信号を差動のトランジスタQ1、Q2のベースとコレクタを互いに接続して構成したクロスカップル回路で構成された負性抵抗素子18のコレクタ端から入力することで負性抵抗回路12を実現する。トランジスタQ1、Q2のエミッタ端に電流源42と、インダクタ14の片方の端子を接続し、インダクタ14を介して、電圧制御電圧源13で帰還を構成し、可変インダクタ回路11を構成する。
FIG. 6 is another implementation of the tuning circuit. Referring to FIG. 6, a folded configuration is realized at the drains of transistors P1 and P2 via
上記した構成においても、トランジスタP1、P2のトランスコンダクタンス値gm1とトランジスタQ1、Q2のトランスコンダクタンス値gm2は、電流値で値を決められるため、トランジスタP1〜P2、Q1〜Q2に流す電流値を変えることにより、トランスコンダクタンスgm1、gm2の値を変えるように電流値を調整することで、メタル抵抗RMの除去を行う。上記構成の可変インダクタ回路11にキャパシタ16を並列に接続した可変負荷回路10は同調周波数を調整でき、さらに抵抗素子15を並列に接続した可変負荷回路10は同調周波数におけるQを調整できる。
In the structure described above, the transconductance value gm 1 and transconductance gm 2 of the transistors Q1, Q2 of the transistors P1, P2, in order to determined the value at a current value, the transistors P1 to P2, the current value flowing to Q1~Q2 By changing the current value so as to change the values of the transconductances gm 1 and gm 2 , the metal resistance RM is removed. The
上記可変負荷回路10の入力に、電圧―電流変換回路17を接続し、Voから信号を取り出す構成とすることで、同調回路を構成する。
A voltage-
上記した構成でも、実施例3で述べたように、電流源42をインダクタ14と電圧制御電圧源13との間に接続しても良い。本構成でも、トランジスタP1〜P2、Q1〜Q2に流れる電流値を決めることができ、Q値の高い同調回路を実現できる。
Even in the configuration described above, the
図7は、同調回路の別の一実現例である。図7を参照して、電圧制御電圧源13の出力端子に抵抗素子51の一方端を接続し、その他方端を、差動のトランジスタQ1、Q2のベースとコレクタを互いに接続して構成したクロスカップル回路で構成された負性抵抗素子18のコレクタ端に接続することにより、負性抵抗回路12を実現する。トランジスタQ1、Q2のエミッタ端に電流源52と、インダクタ14の片方の端子を接続し、インダクタ14を介して、電圧制御電圧源13で帰還を構成し、可変インダクタ回路11を構成する。
FIG. 7 is another implementation example of the tuning circuit. Referring to FIG. 7, a cross is formed by connecting one end of
上記した構成においても、 Even in the above configuration,
可変負荷回路10の入力に、電圧―電流変換回路17を接続し、Voから信号を取り出す構成とすることで、同調回路を構成する。
A voltage-
上記した構成においても、電流源71を負性抵抗素子のコレクタ端に接続してもよいし、実施例3で述べたように、電流源52をインダクタ14と電圧制御電圧源13との間に接続しても良い。本構成でも、トランジスタQ1、Q2に流れる電流値を決めることができ、Q値の高い同調回路を実現できる。
Also in the configuration described above, the current source 71 may be connected to the collector terminal of the negative resistance element, and as described in the third embodiment, the current source 52 is interposed between the
〔その他の事項〕
本構成では、インダクタ、トランジスタ等、すべて同一基板上に構成することを念頭に説明したが、IC化するにあたり、温度のばらつき、プロセスばらつき等により、同調回路のQが当初設計とおりにいかない場合がある。所望のQを得るために、例えば電流源21、23、41、42、52、71を外部から電流値を設定できるようにすることで、所望のQが得られるように調整回路を構成した場合も含まれる。
[Other matters]
In this configuration, it was explained that the inductor, transistor, etc. are all configured on the same substrate. However, when making an IC, the tuning circuit Q may not be as designed due to temperature variations, process variations, etc. There is. In order to obtain the desired Q, for example, when the adjustment circuit is configured so that the desired Q can be obtained by allowing the
さらに、上記した構成ではすべてバイポーラトランジスタで構成することを念頭に説明したが、バイポーラトランジスタに限定されるものではなく、MOSトランジスタなどでも構成した場合も含まれる。また、NPNトランジスタの場合について説明したが、PNPトランジスタなどで構成した場合も含まれる。 Furthermore, although the above-described configuration has been described with all bipolar transistors in mind, the present invention is not limited to bipolar transistors, and includes cases where MOS transistors are also used. Further, although the case of the NPN transistor has been described, the case of the PNP transistor is also included.
また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Further, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、例えばテレビチューナのような端末装置の同調回路に関し、同調回路に負性抵抗回路を直列に付加することによって、同調周波数が高周波数であってもQを増大させ、かつ帯域一定で同調周波数を大きく変化でき、さらにIC化することにより小型化に貢献できる同調回路に好適に実施することが出来る。 The present invention relates to a tuning circuit for a terminal device such as a TV tuner, for example, and by adding a negative resistance circuit in series to the tuning circuit, the Q is increased even when the tuning frequency is high, and the band is constant. The tuning frequency can be changed greatly, and further, it can be suitably implemented in a tuning circuit that can contribute to miniaturization by making an IC.
10 可変負荷回路
11 可変インダクタ回路
12 負性抵抗回路
13 電圧制御電圧源
14,61インダクタ
15,51抵抗素子
16 容量素子(キャパシタ)
17 電流変換回路
18 負性抵抗素子
21,23,41,42,52,63,71 電流源
62 負性抵抗回路
M1,M2 トランジスタ
P1,P2 トランジスタ
Q1〜Q4 トランジスタ
RM メタル抵抗成分
Vi 入力信号
Vo 出力
DESCRIPTION OF
17
Vi input signal
Vo output
Claims (14)
インダクタと、
前記インダクタに直列に接続され、前記インダクタの直列抵抗成分を打ち消し、インダクタのQを増大させるための負性抵抗回路と、を備えた負荷回路。 A load circuit used for a tuning circuit,
An inductor;
A negative resistance circuit connected in series to the inductor, for canceling a series resistance component of the inductor, and increasing Q of the inductor.
前記負性抵抗素子は、互いに差動で動く第1、第2のトランジスタを有し、
前記第1のトランジスタのベース端と前記第2のトランジスタのコレクタ端とを接続し、
さらに前記第2のトランジスタのベース端と前記第1のトランジスタのコレクタ端とを接続してなることを特徴とする請求項1に記載の負荷回路。 The negative resistance circuit includes a negative resistance element,
The negative resistance element includes first and second transistors that operate differentially with respect to each other.
Connecting a base end of the first transistor and a collector end of the second transistor;
The load circuit according to claim 1, further comprising a base end of the second transistor connected to a collector end of the first transistor.
前記アンプの出力端子に、前記インダクタの一方の端子を接続し、
前記インダクタの他方の端子を前記負性抵抗回路に接続することでインダクタのQを増大させ、かつ前記アンプの利得に応じて前記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となることを特徴とする請求項1に記載の負荷回路。 A series circuit of the inductor and the negative resistance circuit is combined with feedback by an amplifier,
Connect one terminal of the inductor to the output terminal of the amplifier,
By connecting the other terminal of the inductor to the negative resistance circuit, the Q of the inductor is increased, and the apparent inductor value seen from the input terminal of the amplifier is variable according to the gain of the amplifier. The load circuit according to claim 1.
前記第1のトランジスタのコレクタ端に接続された第3のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのコレクタ端に接続された第4のトランジスタと、
前記第1、第2のトランジスタのコレクタ端に接続された第1の電流源とを備え、
それによって、前記第1、第2のトランジスタと前記第3、第4のトランジスタに異なる電流を流すようにした請求項2に記載の負荷回路。 The negative resistance circuit is:
A third transistor connected to the collector end of the first transistor;
A fourth transistor connected to the collector end of the second transistor;
A first current source connected to the collector ends of the first and second transistors,
3. The load circuit according to claim 2, wherein different currents are passed through the first and second transistors and the third and fourth transistors.
前記インダクタは第1のインダクタと第2のインダクタとを備え、
前記アンプの一方の出力端子に、前記第3のトランジスタの入力を接続し、
前記アンプの他方の出力端子に前記第4のトランジスタの入力を接続し、
前記第3のトランジスタのエミッタ端に第1の電流源と前記第1のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続し、
前記第4のトランジスタのエミッタ端に前記第1の電流源と前記第2のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続し、
前記第1のトランジスタのエミッタ端には前記第1のインダクタの一方の端子を接続し、
前記第2のトランジスタのエミッタ端には前記第2のインダクタの一方の端子を接続し、
前記第1のインダクタの他方の端子を前記アンプの一方の入力端子に接続し、
前記第2のインダクタの他方の端子を前記アンプの他方の入力端子に接続することによって、
前記インダクタのQを増大させ、かつ前記アンプの利得に応じて前記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となることを特徴とする請求項2に記載の負荷回路。 An amplifier having two input terminals for differential input and two output terminals for differential output;
The inductor includes a first inductor and a second inductor,
The input of the third transistor is connected to one output terminal of the amplifier,
Connecting the input of the fourth transistor to the other output terminal of the amplifier;
A first current source and a collector end and a base end of the first transistor are connected to an emitter end of the third transistor;
Connecting the first current source and the collector end and base end of the second transistor to the emitter end of the fourth transistor;
One terminal of the first inductor is connected to the emitter end of the first transistor;
One terminal of the second inductor is connected to the emitter end of the second transistor,
Connecting the other terminal of the first inductor to one input terminal of the amplifier;
By connecting the other terminal of the second inductor to the other input terminal of the amplifier,
3. The load circuit according to claim 2, wherein an apparent inductor value viewed from an input terminal of the amplifier is variable according to a gain of the amplifier while increasing a Q of the inductor.
前記インダクタは第1のインダクタと第2のインダクタとを備え、
前記アンプの一方の出力端子に、第5のトランジスタの入力を接続し、
前記アンプの他方の出力端子に第6のトランジスタの入力を接続し、
第5のトランジスタのドレイン端には、第2の電流源とフォールデッド構成を介して前記第1のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続し、
第6のトランジスタのドレイン端には、前記第2の電流源とフォールデッド構成を介して前記第2のトランジスタのコレクタ端およびベース端を接続し、
前記第1のトランジスタのエミッタ端には、前記第1のインダクタの一方の端子を接続し、
前記第2のトランジスタのエミッタ端には、前記第2のインダクタの一方の端子を接続し、
前記第1のインダクタの他方の端子を前記アンプの一方の入力端子に接続し、
前記第2のインダクタの他方の端子を前記アンプの他方の入力端子に接続することによって、
前記インダクタのQを増大させ、かつ前記アンプの利得に応じて前記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となることを特徴とする請求項2に記載の負荷回路。 An amplifier having two input terminals for differential input and two output terminals for differential output;
The inductor includes a first inductor and a second inductor,
An input of a fifth transistor is connected to one output terminal of the amplifier;
Connecting the input of the sixth transistor to the other output terminal of the amplifier;
The collector end and the base end of the first transistor are connected to the drain end of the fifth transistor via a second current source and a folded configuration,
The collector end and the base end of the second transistor are connected to the drain end of the sixth transistor via the second current source and a folded configuration,
One terminal of the first inductor is connected to the emitter end of the first transistor,
One terminal of the second inductor is connected to the emitter end of the second transistor,
Connecting the other terminal of the first inductor to one input terminal of the amplifier;
By connecting the other terminal of the second inductor to the other input terminal of the amplifier,
3. The load circuit according to claim 2, wherein an apparent inductor value viewed from an input terminal of the amplifier is variable according to a gain of the amplifier while increasing a Q of the inductor.
前記アンプの出力端子に、その一方端で接続された第1の抵抗素子とを有し、
前記第1の抵抗素子の他方端に前記負性抵抗のコレクタ端およびベース端が接続され、
前記負性抵抗のエミッタ端に前記インダクタの一方端が接続され、
前記インダクタの他方端が前記アンプの入力端に接続されることにより、
前記インダクタのQを増大させ、かつ前記アンプの利得に応じて前記アンプの入力端子から見た見かけ上のインダクタ値が可変となることを特徴とする請求項2に記載の負荷回路。 An amplifier having an input terminal and an output terminal;
A first resistance element connected at one end to the output terminal of the amplifier;
A collector end and a base end of the negative resistance are connected to the other end of the first resistance element;
One end of the inductor is connected to the emitter end of the negative resistance;
By connecting the other end of the inductor to the input end of the amplifier,
3. The load circuit according to claim 2, wherein an apparent inductor value viewed from an input terminal of the amplifier is variable according to a gain of the amplifier while increasing a Q of the inductor.
該負荷回路の入力に、電圧−電流変換回路が接続されることを特徴とする同調回路。 A load circuit according to any one of claims 1 to 12,
A tuning circuit, wherein a voltage-current conversion circuit is connected to an input of the load circuit.
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JP2006095485A JP2007274180A (en) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | Load circuit and tuning circuit using the same |
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---|---|---|---|---|
JP4730568B2 (en) * | 2006-07-19 | 2011-07-20 | 日本電気株式会社 | Automatic output conductance adjustment circuit and filter circuit of differential current output type circuit |
JP2020092487A (en) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 富士電機株式会社 | Simulation circuit and simulation device |
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2006
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