[发明专利]可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及可变增益放大器，特别是涉及适合于无线通信装置等的低失真且可变增益范围宽的可变增益放大器。

背景技术

随着近几年的CMOS工艺技术的发展，MOS晶体管的性能飞速提高。伴随于此，之前在高频特性方面出色的SiGe双极性晶体管等构成的无线通信装置的接收部可通过MOS晶体管实现。通过使接收部CMOS化，能够在一个芯片上实现接收部和由CMOS构成的数字解调部，可实现无线通信装置的低成本化、小型化、低功耗化。因此，在各种无线通信装置的开发中，正积极研究接收部的CMOS化。

但是，虽然长时间研究了在无线通信装置中需要比较多的电视调谐器的CMOS化，但却没有什么进展。其理由在于，电视广播信号是宽频、多信道结构，要求高的灵敏度特性和耐干扰波特性，因此很难通过只使用低电源电压的CMOS工艺满足该规格。例如，是面向日本的地面波数字电视广播(ISDB-T)的电视调谐器的情况下，输入信号由每1信道的信号频带为6MHz、且从13信道(473.143MHz)至62信道(767.143MHz)的50个信道构成。并且，一方面在各接收信道中要求-84dBm左右的灵敏度特性，另一方面在干扰信道输入电平为-8dBm的条件下要求45dBc至60dBc左右的耐干扰波特性。

为了实现这些接收特性，处理由天线刚刚接收的信号的可变增益放大器(低噪声放大器)的设计特别重要。也就是说，如何在维持规定的噪声特性的同时实现宽的可变增益范围和低增益设定时的低失真特性，决定了能否实现调谐器，这种说法并不为过。但是，在只能使用低电源电压的CMOS工艺中，在所要求的规格中特别是满足失真规格是极其困难的。

为了具体表示该情况，说明一般的CMOS放大器的失真特性。图16表示一般的源极接地放大器的电路结构。信号Vin经由直流阻断电容1，被输入到通过偏压生成部100和偏压电阻2偏置后的放大晶体管41的栅极端子，并且该信号Vin被转换成电流信号。进而，由负载阻抗部3对该电流信号进行电压变换之后成为信号Vout。

一般，已知通过提高从偏压生成部100提供的偏压来提高放大器的失真特性。以下，使用数学式来定量表示该情况。

在图16的放大器中，若将输入设为x、将输出设为y，则将输入输出特性近似为3次非线性项时如下式所示。

[数学式1]

y＝α1·x+α2·x²+α3·x³                …(1)

可通过下式来表示作为失真特性的指标的IIP3(例如参照非专利文献1)。其中，gm是放大晶体管41的跨导、gm”是gm的二阶微分。

[数学式2]

IIP3=43|α1α3|≈8gmgm′′···(2)]]>

另一方面，已知可通过下式给出考虑了载流子的速度饱和的MOS晶体管的漏极电流Ids。其中，μ₀是移动度、C_OX是氧化膜电容、W是沟道宽度、L是沟道长度、V_gs是栅极-源极间电压、V_th是阈值电压、ξ是系数。此外，为了简化数学式，设V_eff＝V_gs-V_th。

[数学式3]