具体实施方式

以下，参照图来说明本发明所涉及的可变增益放大器的各实施方式。在此，对相同或对应的结构要素附加了相同的符号。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的可变增益放大器的结构图。如图1所示，本实施方式1所涉及的可变增益放大器1是差动输入、差动输出的放大器，具备输入端子INP、INN、输出端子OUTP、OUTN。第一负载元件对2具备2个负载元件2P、2N，各负载元件2P、2N的一个端子与地连接。输入端子INP、INN分别与负载元件2P、2N的另一个端子连接。

在第一负载元件对2与电源线VDD之间连接有相当于第二晶体管群的输入虚设结构群5I。输入虚设结构群5I用于信号的短路，在图1中示出了3个输入虚设结构5I1～5I3并联连接的状态。在此，在不是指特定的输入虚设结构的情况下，使用“5IN”来作为符号。

如图1所示，输入虚设结构5I1是使2个晶体管5I1P、5I1N的栅极接地而成的差动对。作为构成该差动对的2个晶体管5I1P、5I1N，均采用N沟道的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。2个晶体管5I1P、5I1N的栅极彼此连接，各漏极与电源线VDD连接，各源极与2个负载元件2P、2N分别连接。此外，虽然省略了图示，但是输入虚设结构5I2、5I3也具有与输入虚设结构5I1同样的内部结构。

第二负载元件对3具备2个负载元件3P、3N，各负载元件3P、3N的一个端子与电源线VDD连接，另一个端子分别与输出端子OUTP、OUTN连接。在第二负载元件对3与上述第一负载元件对2之间连接有相当于第一晶体管群的放大电路群5G。放大电路群5G用于信号的放大，在图1中示出了3个放大电路5G1～5G3并联连接的状态。在此，在不是指特定的放大电路的情况下，使用“5GN”来作为符号。

如图1所示，放大电路5G1与输入虚设结构5I1同样地是使2个晶体管5G1P、5G1N的栅极接地而成的差动对。作为构成该差动对的2个晶体管5G1P、5G1N，均采用N沟道的MOSFET。2个晶体管5G1P、5G1N的栅极彼此连接，各漏极与2个负载元件3P、3N分别连接，各源极与2个负载元件2P、2N分别连接。此外，虽然省略了图示，但是放大电路5G2、5G3也是与放大电路5G1同样的内部结构。

第三负载元件对4具备2个负载元件4P、4N，各负载元件4P、4N的一个端子与地连接。在第三负载元件对4与第二负载元件对3之间连接有相当于第三晶体管群的输出虚设结构群5O。输出虚设结构群5O是为了抑制从输出端子OUTP、OUTN的视点看时的阻抗的变动而设置的结构要素，在图1中示出了3个输出虚设结构5O1～5O3并联连接的状态。以后，将从输出端子OUTP、OUTN的视点看时的阻抗表述为“输出阻抗”。另外，在不是指特定的输出虚设结构的情况下，使用“5ON”来作为符号。

如图1所示，输出虚设结构5O1与输入虚设结构5I1及放大电路5G1同样地是使2个晶体管5O1P、5O1N的栅极接地而成的差动对。作为构成该差动对的2个晶体管5O1P、5O1N，均采用N沟道的MOSFET。2个晶体管5O1P、5O1N的栅极彼此连接，各漏极与2个负载元件3P、3N分别连接，各源极与2个负载元件4P、4N分别连接。此外，虽然省略了图示，但是输出虚设结构5O2、5O3也是与输出虚设结构5O1同样的内部结构。

构成输入虚设结构群5I、放大电路群5G以及输出虚设结构群5O的各晶体管的栅极全部与栅极电位控制电路6连接。栅极电位控制电路6是向各晶体管的栅极输出控制信号来控制输入虚设结构群5I、放大电路群5G以及输出虚设结构群5O的各动作的装置。即，栅极电位控制电路6相当于本实施方式1中的控制部。

在输入虚设结构群5I、放大电路群5G以及输出虚设结构群5O的各个群中，使构成差动对的2个晶体管的栅极彼此连接。因此，在输入虚设结构群5I、放大电路群5G以及输出虚设结构群5O中，以差动对为单位来控制2个晶体管的接通/断开动作。

输入虚设结构群5I与栅极电位控制电路6按每个输入虚设结构5IN通过不同的信号线被连接。放大电路群5G与栅极电位控制电路6也按每个放大电路5GN通过不同的信号线被连接。

将输入虚设结构群5I与栅极电位控制电路6进行连接的各信号线连接于与输出虚设结构群5O相对应的信号线。例如，与输入虚设结构群5I的输入虚设结构5I1连接的信号线连接于输出虚设结构群5O的输出虚设结构5O1的信号线。与输入虚设结构群5I的输入虚设结构5I2连接的信号线连接于输出虚设结构群5O的输出虚设结构5O2的信号线，与输入虚设结构群5I的输入虚设结构5I3连接的信号线连接于输出虚设结构群5O的输出虚设结构5O3的信号线。这样的连接结构的结果，在输入虚设结构群5I中动作的输入虚设结构5IN的数量与在输出虚设结构群5O中动作的输出虚设结构5ON的数量一致。

栅极电位控制电路6将在输入虚设结构群5I中动作的输入虚设结构5IN的数量与在放大电路群5G中动作的放大电路5GN的数量的总和维持为恒定，根据应该设定的增益来变更这些数量的组合。由此，例如在将总和的值设想为3的情况下，在输入虚设结构群5I中使一个输入虚设结构5IN动作的状况下，在放大电路群5G的3个放大电路5G1～5G3中2个放大电路5GN进行动作。在输出虚设结构群5O中，一个输出虚设结构5ON进行动作。在输入虚设结构群5I中使2个输入虚设结构5IN动作的状况下，在放大电路群5G中一个放大电路5GN进行动作。在输出虚设结构群5O中，2个输出虚设结构5ON进行动作。

通过这样的动作，与增益设定的内容无关地，在放大电路群5G中动作的放大电路5GN的数量与在输出虚设结构群5O中动作的输出虚设结构5ON的数量的总和也被维持为恒定。放大电路群5G和输出虚设结构群5O均连接于输出端子OUTP、OUTN。因此，通过适当地选择放大电路5G1～5G3和输出虚设结构5O1～5O3的各阻抗，能够与增益设定的内容无关地将输出阻抗维持为恒定、或者将输出阻抗的变动抑制在极窄的范围内。由此，避免随着增益变更所产生的通过相位的变动，或者将该变动抑制在极窄的范围内，作为可变增益放大器1实现更理想的特性。最简单的阻抗的选择是使全部的放大电路5GN、全部的输出虚设结构5ON的各阻抗相同。

此外，在本实施方式1中，将输入虚设结构5IN的数量、放大电路5GN的数量以及输出虚设结构5ON的数量全部都设为3，但是其数量不限定于3。越增加其数量，则越能够提高增益设定上的分辨率，因此根据所要求的分辨率等决定其数量即可。但是，需要使输入虚设结构5IN的数量与输出虚设结构5ON的数量一致。

另外，在本实施方式1中，为了使控制等简单，使输出虚设结构5ON的信号线连接于输入虚设结构5IN的信号线，但是也可以使各输出虚设结构5ON分别通过信号线连接于栅极电位控制电路6。也可以使输入虚设结构群5I、放大电路群5G分别连接于不同的负载元件对。栅极电位控制电路6可以是模拟电路，但是也可以是包括微型计算机等的控制装置。

实施方式2.

图2是表示本发明的实施方式2所涉及的可变增益放大器的结构图。参照图2来详细说明与上述实施方式1的差异。

在本实施方式2中，如图2所示，构成第一负载元件对2的2个负载元件2P、2N的各一个端子经由恒流源21来与地连接。构成第三负载元件对4的2个负载元件4P、4N的各一个端子经由可变电流源22来与地连接。为了控制可变电流源22的电流值，电流控制电路23与可变电流源22连接。

如上所述，在输入虚设结构群5I中动作的输入虚设结构5IN的数量与在放大电路群5G中动作的放大电路5GN的数量的总和、换言之总阻抗被维持为恒定。因此，恒流源21用于供给与该总和相应的电流。但是，流过输出虚设结构群5O的电流根据进行动作的输出虚设结构5ON或其数量而变化。进行动作的输出虚设结构5ON或其数量根据对输入虚设结构群5I的控制内容而变化。

因此，电流控制电路23以使供给的电流的值与流过输入虚设结构群5I的电流的值一致的方式控制可变电流源22。为了进行该控制，电流控制电路23从栅极电位控制电路6输入根据进行动作的输入虚设结构5IN的组合而变化的模拟信号、或者表示其组合的数字信号。电流控制电路23使用所输入的信号使可变电流源22供给应该供给的电流。

通过这样，在本实施方式2中，使用恒流源21、可变电流源22向输入虚设结构群5I、放大电路群5G以及输出虚设结构群5O分别供给适当的电流量。因此，与上述实施方式1相比，能够以更高精度进行增益控制。通过本实施方式2也能够得到与上述实施方式1同样的效果，避免随着增益变更所产生的通过相位的变动，或者将该变动抑制在极窄的范围内。

实施方式3.

图3是表示本发明的实施方式3所涉及的可变增益放大器的结构图。参照图3来详细说明与上述实施方式2的差异。

在本实施方式3中，如图3所示，将第一负载元件对2置换为放大电路31。该放大电路31是具有源极分别被接地的2个晶体管31P、31N的差动对。这2个晶体管31P、31N均是N沟道的MOSFET。构成输入虚设结构5IN的2个晶体管中的一个晶体管、构成放大电路5GN的2个晶体管中的一个晶体管的各源极与晶体管31P的漏极连接。构成输入虚设结构5IN的2个晶体管中的另一个晶体管、构成放大电路5GN的2个晶体管中的另一个晶体管的各源极与晶体管31N的漏极连接。

输入端子INP连接于晶体管31P的栅极，输入端子INN连接于晶体管31N的栅极。各晶体管31P、31N的各栅极还与栅极电位施加电路32连接。该栅极电位施加电路32例如是产生恒压的电路。

这样，通过将第一负载元件对2置换为放大电路31的本实施方式3也能够得到与上述实施方式1同样的效果。

实施方式4.

图4是表示本发明的实施方式4所涉及的可变增益放大电路的结构图。参照图4来详细说明与上述实施方式1的差异。

在上述实施方式1中，各输入虚设结构5IN、各放大电路5GN以及各输出虚设结构5ON全部都是差动对。与此相对，在本实施方式4中，如图4所示，各输入虚设结构5IN、各放大电路5GN以及各输出虚设结构5ON全部是一个晶体管。因此，第一负载元件对2被置换为第一负载元件2a。同样地，第二负载元件对3被置换为第二负载元件3a，第三负载元件对4被置换为第三负载元件4a。输入端子IN连接于第一负载元件2a的另一个端子、也就是说输入虚设结构5I1～5I3的各源极、放大电路5G1～5G3的各源极。输出端子OUT经由第二负载元件3a连接于电源线VDD。通过这样的结构也能够得到与上述实施方式1同等的效果，避免随着增益变更所产生的通过相位的变动，或者将该变动抑制在极窄的范围内。

此外，在本实施方式4中，使输入虚设结构群5I、放大电路群5G以及输出虚设结构群5O全部按每个晶体管进行动作，但是也可以不是这样。也就是说，也可以是输入虚设结构群5I、放大电路群5G以及输出虚设结构群5O中的1个或者2个与上述实施方式1～3同样地采用差动对的结构。

实施方式5.

图5是表示本发明的实施方式5所涉及的可变增益放大器的结构图。参照图5来详细说明与上述实施方式1的差异。

在上述实施方式1中，通过追加输出虚设结构群5O，实现随着增益变更所产生的输出阻抗的变动的避免或者抑制。但是，随着输出虚设结构群5O的追加，消耗电力量增加。因此，本实施方式5与上述实施方式1相比能够进一步抑制消耗电力量。

在本实施方式5中，如图5所示，为了抑制消耗电力量，采用不存在输出虚设结构群5O的结构。在本实施方式5中，将输入虚设结构群5I置换为虚设结构群5D，以代替设置输出虚设结构群5O。该虚设结构群5D相当于本实施方式5中的第二晶体管群和第三晶体管群。

该虚设结构群5D是具有上述实施方式1中的输入虚设结构群5I、输出虚设结构群5O这两方的功能的结构要素。因此，如图5所示，虚设结构群5D连接于第二负载元件对3与第一负载元件对2之间。在图5中示出了构成虚设结构群5D的3个虚设结构5D1～5D3。在此，在不是指特定的虚设结构的情况下，使用“5DN”来作为符号。构成虚设结构群5D的虚设结构5DN的数量不限定于3。

各虚设结构5DN是如图5所示那样通过使差动对级联连接两级来包括共计4个晶体管的结构。具体地说，在虚设结构5D1中，作为位于第二负载元件对3侧的差动对的上级差动对均由作为N沟道的MOSFET的2个晶体管5DU1P、5DU1N构成。作为其余的差动对的下级差动对也均由作为N沟道的MOSFET的2个晶体管5DL1P、5DL1N构成。

下级差动对相当于构成本实施方式5中的第二晶体管群的差动对，上级差动对相当于构成本实施方式5中的第三晶体管群的差动对。由此，在本实施方式5中，将构成第二晶体管群的一个差动对的2个漏极与构成第三晶体管群的一个差动对的2个源极全部进行连接来将2个差动对进行级联，设为一个虚设结构5DN。

如图5所示，构成上级差动对的2个晶体管5DU1P、5DU1N的栅极彼此连接，源极彼此连接，各漏极分别连接于负载元件3P、3N。如图5所示，构成下级差动对的2个晶体管5DL1P、5DL1N的栅极彼此连接，漏极彼此连接，各源极分别连接于负载元件2P、2N。2个晶体管5DU1P、5DU1N的源极与2个晶体管5DL1P、5DL1N的漏极连接。也就是说，构成上级差动对的2个5DU1P、5DU1N的各输入端子与构成下级差动对的2个5DL1P、5DL1N的各输出端子这共计4个端子全部被连接。

2个晶体管5DU1P、5DU1N的各栅极与2个晶体管5DL1P、5DL1N的各栅极连接，用于该连接的信号线与栅极电位控制电路6连接。由此，对分别构成各虚设结构5DN的4个晶体管的各栅极输入相同的控制信号，以虚设结构5DN为单位来进行控制。

栅极电位控制电路6将在虚设结构群5D中动作的虚设结构5DN的数量与在放大电路群5G中动作的放大电路5GN的数量的总和维持为恒定，根据应该设定的增益来变更这些数量的组合。由此，例如在将总和的值设想为3的情况下，在虚设结构群5D中使一个虚设结构5DN进行动作的状况下，在放大电路群5G中2个放大电路5GN进行动作。在虚设结构群5D中使2个虚设结构5DN进行动作的状况下，在放大电路群5G中一个放大电路5GN进行动作。

如上所述，构成虚设结构群5D的各虚设结构5DN是使分别构成第二晶体管群和第三晶体管群的一个差动对以级联的方式连接而成的结构。因此，将在虚设结构群5D中动作的虚设结构5DN的数量与在放大电路群5G中动作的放大电路5GN的数量的总和维持为恒定的情况下，在第二晶体管群和第三晶体管群的各个晶体管群中接通的晶体管的总数相同。另外，在第一晶体管群和第二晶体管群中接通的晶体管的总数始终恒定。

例如在使虚设结构5D1动作的情况下，栅极电位控制电路6输出使晶体管5DU1P、5DU1N、5DL1P、5DL1N接通的控制信号。下级差动对的2个漏极均与上级差动对连接。在利用该控制信号使虚设结构5D1接通的情况下，由于下级差动对的2个漏极彼此连接，因此互为反相的信号被合成。其结果，上级差动对实际上不被输入来自下级差动对的信号，因此即使在接通的情况下，也不从上级差动对向输出端子OUTP、OUTN输出信号。但是，上级差动对的阻抗被反映在作为从输出端子OUTP、OUTN看时的可变增益放大器1的阻抗的输出阻抗。这在虚设结构5D1以外的虚设结构5DN中也同样。

据此，在本实施方式5中，也将设为接通的虚设结构5DN的数量与设为接通的放大电路5GN的数量的总和维持为恒定，根据应该设定的增益来变更这些数量的组合。因此，即使在变更了增益的情况下，也能够将输出阻抗维持为恒定、或者将输出阻抗的变动抑制在极窄的范围内。由此，通过本实施方式5也能够得到与上述实施方式1同等的效果。另外，由于不会新形成如输出虚设结构群5O那样的电流路径，因此与上述实施方式1相比能够进一步减小消耗电力量。

图6是表示本发明的实施方式5所涉及的可变增益放大器的因增益引起的通过相位的变动量的图。因增益引起的通过相位的变动量是通过仿真来得到的。在图6中，横轴取增益设定值，纵轴取相位变动量。相位变动量的单位是角度。实线表示本实施方式5的结果，虚线表示以往电路、也就是说以往例的可变增益放大器中的结果。该以往电路是在图1所示的结构中去掉输出虚设结构群5O和第三负载元件对4后的电路。

在该以往电路中，输出阻抗根据增益设定值而变动。由于该输出阻抗的变动，如图6所示，增益设定值越大，则通过相位的变动量的绝对值也越大。与此相对，在本实施方式5中，即使增益设定值不同，输出阻抗也恒定或者大致恒定。因此，如图6所示，成为即使变更增益设定值、通过相位也几乎不变化的特性。根据这样的结果，能够确认出抑制因增益设定值引起的输出阻抗的变化对于进一步提高可变增益放大器1的特性是有效的。通过上述实施方式1～4也能够得到如图6所示的特性、或者与其相近的特性。

实施方式6.

图7是表示本发明的实施方式6所涉及的可变增益放大器的结构图。参照图7来详细说明与上述实施方式5的差异。

在本实施方式6中，如图7所示，在第一负载元件对2与地之间配置恒流源21，使虚设结构群5D和放大电路群5G经由第一负载元件对2及恒流源21来与地连接。即使这样追加恒流源21，也能够将输出阻抗维持为恒定、或者将输出阻抗的变动抑制在极窄的范围内，因此能够实现与上述实施方式5同等的特性。恒流源21在增益的高精度化上有效。

实施方式7.

图8是表示本发明的实施方式7所涉及的可变增益放大器的结构图。参照图8来详细说明与上述实施方式5的差异。

在本实施方式7中，如图8所示，将前述的图5中的第一负载元件对2置换为放大电路31，并且追加了栅极电位施加电路32。该放大电路31与上述实施方式3同样地是具有源极分别被接地的2个晶体管31P、31N的差动对。构成虚设结构5DN的2个晶体管中的一个晶体管、构成放大电路5GN的2个晶体管中的一个晶体管的各源极与晶体管31P的漏极连接。构成虚设结构5DN的2个晶体管中的另一个晶体管、构成放大电路5GN的2个晶体管中的另一个晶体管的各源极与晶体管31N的漏极连接。

输入端子INP连接于晶体管31P的栅极，输入端子INN连接于晶体管31N的栅极。各晶体管31P、31N的各栅极还与栅极电位施加电路32连接。

这样，通过将第一负载元件对2置换为放大电路31的本实施方式7也能够将输出阻抗维持为恒定、或者将输出阻抗的变动抑制在极窄的范围内，因此能够得到与上述实施方式5同样的效果。