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電源バウンス補償回路および多段増幅器

国内特許コード P200016781
整理番号 5813
掲載日 2020年4月13日
出願番号 特願2017-130948
公開番号 特開2019-016847
出願日 平成29年7月4日(2017.7.4)
公開日 平成31年1月31日(2019.1.31)
発明者
  • 中野 慎介
  • 田仲 顕至
  • 野坂 秀之
  • 小野寺 秀俊
  • 土谷 亮
  • 中尾 拓矢
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 電源バウンス補償回路および多段増幅器
発明の概要 【課題】増幅器の電源端子の電源バウンスを抑制し、増幅器の出力信号のノイズを低減することが可能な電源バウンス補償回路を提供する。
【解決手段】
本願発明の電源バウンス補償回路は、第1の電源端子および第2の電源端子を備え、入力される単相の入力信号を増幅して、出力する単相入力増幅器と、単相入力増幅器の前段であって、第1の電源端子と前記第2の電源端子の間に配置された電流生成回路を備え、電流生成回路は、入力信号の変動によって発生する単相入力増幅器と第1の電源端子または第2の電源端子の間に流れる電流の変動による、第1の電源端子あるいは第2の電源端子に流れる電流の変動を抑制するような電流を生成する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

増幅器は入力された電気信号を所望の振幅強度まで増幅して出力する為に用いられるものであり、一般的に、増幅器において高速信号を扱う場合には、ノイズ耐性向上や電源回路簡易化の為に差動信号が用いられることが多い。一方、光通信用のトランスインピーダンスアンプ(TIA)や無線通信用のローノイズアンプなどでは、高速信号を扱う場合であっても、入力信号が単相信号の増幅器が用いられることが多い。

単相信号を扱う増幅器では、信号が入力されると正側電源端子(VDD電源端子)、負側電源端子(VSS電源端子)間を流れる電流が変動する。例えば、増幅器が集積回路で実現される場合、VDD電源端子、VSS電源端子は実装時に接続されるボンディングワイヤ等に寄生するインダクタンス成分によって、高周波数帯において低いインピーダンスを実現する事が難しいため、信号入力時に生じる電流変動によって各電源端子に電源バウンスが発生するという問題がある。

従来、VDD電源端子-VSS電源端子間に大きな容量素子を設けることにより、信号が入力された際に生じるVDD電源端子-VSS電源端子間の電位差を安定化させる技術が報告されている。例えば、図12の増幅器では、入力端子に信号が入力された際に増幅器を流れる電流の高周波数成分を容量素子を通じて、VDD電源端子-VSS電源端子間に流す事によって、VDD電源端子-VSS電源端子間の電位差を安定化させる事が出来る(例えば、非特許文献1参照。)。

産業上の利用分野

本発明は、トランスインピーダンスアンプ等に利用される単相信号を扱う増幅器の低ノイズ化に関し、特に信号入力時に電源端子に生じる電源バウンスに由来するノイズを抑制する為の電源バウンス補償回路に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の電源端子および第2の電源端子を備え、入力される単相の入力信号を増幅して、出力する単相入力増幅器と、
前記単相入力増幅器の前段であって、前記第1の電源端子と前記第2の電源端子の間に配置された電流生成回路を備え、
前記電流生成回路は、前記入力信号の変動によって発生する前記単相入力増幅器と前記第1の電源端子または前記第2の電源端子の間に流れる電流の変動による、前記第1の電源端子あるいは前記第2の電源端子に流れる電流の変動を抑制するような電流を生成する、
電源バウンス補償回路。

【請求項2】
前記電流生成回路は、前記第1の電源端子あるいは前記第2の電源端子に流れる電流が概略一定となるような電流を生成すること、
を特徴とする請求項1記載の電源バウンス補償回路。

【請求項3】
前記単相入力増幅器および前記電流生成回路のそれぞれにおける、前記第1の電源端子あるいは前記第2の電源端子に対するトランスコンダクタンス値の合計値が概略ゼロとなること、
を特徴とする請求項1または2記載の電源バウンス補償回路。

【請求項4】
前記単相入力増幅器がソース接地型増幅器であり、前記ソース接地された前記第1の電源端子あるいは前記第2の電源端子に対し、前記単相入力増幅器および前記電流生成回路のそれぞれにおけるトランスコンダクタンス値の合計値が概略ゼロとなること、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源バウンス補償回路。

【請求項5】
前記単相入力増幅器は、インバータ回路と帰還抵抗を備えたトランスインピーダンスアンプであり、前記インバータ回路を構成するNMOSトランジスタ、PMOSトランジスタの内、ゲート幅/ゲート長×移動度の値がより大きいNMOSトランジスタまたはPMOSトランジスタがソース接地された前記第1の電源端子あるいは前記第2の電源端子に対する前記単相入力増幅器および前記電流生成回路のトランスコンダクタンス値の合計値が概略ゼロであること、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源バウンス補償回路。

【請求項6】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電源バウンス補償回路を複数備えた多段増幅器であって、
複数の前記電源バウンス補償回路の全てが前記第1の電源端子または前記第2の電源端子を基準として動作する、
多段増幅器。

【請求項7】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電源バウンス補償回路を複数備えた多段増幅器であって、
複数の前記電源バウンス補償回路の一部が前記第1の電源端子を基準として動作し、他の前記電源バウンス補償回路が前記第2の電源端子を基準として動作し、前記第1の電源端子および前記第2の電源端子を基準とする各電源バウンス補償回路はもう一端の電源端子として、前記第1の電源端子および前記第2の電源端子とは独立した電源端子を備える、
多段増幅器。

【請求項8】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電源バウンス補償回路であって、前記単相入力増幅器が単相入力-差動出力増幅器である電源バウンス補償回路と、前記電源バウンス補償回路の後段に配置される全差動型増幅器とを備えた多段増幅器であって、
前記全差動型増幅器は、前段の前記電源バウンス補償回路の前記第1の電源端子および前記第2の電源端子とは独立した電源端子を備える、
多段増幅器。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017130948thum.jpg
出願権利状態 公開
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