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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024119361
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】位相補償回路及び増幅装置
(51)【国際特許分類】
H03F 1/52 20060101AFI20240827BHJP
H03F 1/34 20060101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
H03F1/52
H03F1/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023026208
(22)【出願日】2023-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000191238
【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 大司
【テーマコード（参考）】
5J500
【Ｆターム（参考）】
5J500AA01
5J500AC56
5J500AC92
5J500AH29
5J500AM08
(57)【要約】
【課題】回路面積の低減及び電圧依存性の低減を図った位相補償回路及び増幅装置を提供する。
【解決手段】バイアス電圧に基づいて制御回路１３が充電スイッチＳＷ１をオンすると、カップリング容量Ｃ３が、充電端子Ｔ３に接続され、バッファ電圧が所定電圧Ｖｐとなるように充放電される。制御回路１３が充電スイッチＳＷ１をオフすると、カップリング容量Ｃ３が、入力端子Ｔ１２に入力した電圧Ｖｉｎをレベルシフトしてバイアス電圧として出力する。
【選択図】図１１
【解決手段】バイアス電圧に基づいて制御回路１３が充電スイッチＳＷ１をオンすると、カップリング容量Ｃ３が、充電端子Ｔ３に接続され、バッファ電圧が所定電圧Ｖｐとなるように充放電される。制御回路１３が充電スイッチＳＷ１をオフすると、カップリング容量Ｃ３が、入力端子Ｔ１２に入力した電圧Ｖｉｎをレベルシフトしてバイアス電圧として出力する。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の位相補償容量と、
前記第１の位相補償容量の第１の端子に出力が接続されたバッファ回路と、
前記バッファ回路の入力に出力が接続されたバイアス補正回路と、
前記第１の位相補償容量の第２の端子に接続された第１の出力端子と、
前記バイアス補正回路の入力に接続された第１の入力端子とを備え、
前記バイアス補正回路は、前記第１の入力端子の電圧をレベルシフトした電圧をバイアス電圧として前記バッファ回路に入力する、
位相補償回路。
前記第１の位相補償容量の第１の端子に出力が接続されたバッファ回路と、
前記バッファ回路の入力に出力が接続されたバイアス補正回路と、
前記第１の位相補償容量の第２の端子に接続された第１の出力端子と、
前記バイアス補正回路の入力に接続された第１の入力端子とを備え、
前記バイアス補正回路は、前記第１の入力端子の電圧をレベルシフトした電圧をバイアス電圧として前記バッファ回路に入力する、
位相補償回路。
【請求項2】
請求項１に記載の位相補償回路において、
前記バイアス補正回路は、
前記第１の入力端子と前記バッファ回路の入力との間に接続されたカップリング容量と、
所定電圧が与えられる充電端子と、
前記カップリング容量と前記バッファ回路の入力との接続点と、前記充電端子との間に接続された充電スイッチと、を有する、
位相補償回路。
前記バイアス補正回路は、
前記第１の入力端子と前記バッファ回路の入力との間に接続されたカップリング容量と、
所定電圧が与えられる充電端子と、
前記カップリング容量と前記バッファ回路の入力との接続点と、前記充電端子との間に接続された充電スイッチと、を有する、
位相補償回路。
【請求項3】
請求項２に記載の位相補償回路において、
前記充電スイッチのオンオフを制御する制御信号を出力する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記バイアス電圧を検知し、前記バイアス電圧に応じた前記制御信号を出力する、
位相補償回路。
前記充電スイッチのオンオフを制御する制御信号を出力する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記バイアス電圧を検知し、前記バイアス電圧に応じた前記制御信号を出力する、
位相補償回路。
【請求項4】
請求項３に記載の位相補償回路において、
前記制御回路は、前記充電スイッチがオフの場合、前記バイアス電圧が第１の設定範囲外となると前記充電スイッチをオフからオンに切り替え、前記充電スイッチがオンの場合、前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲内に含まれ、かつ、前記第１の設定範囲よりも狭い第２の設定範囲内となると前記充電スイッチをオンからオフに切り替える前記制御信号を出力する、
位相補償回路。
前記制御回路は、前記充電スイッチがオフの場合、前記バイアス電圧が第１の設定範囲外となると前記充電スイッチをオフからオンに切り替え、前記充電スイッチがオンの場合、前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲内に含まれ、かつ、前記第１の設定範囲よりも狭い第２の設定範囲内となると前記充電スイッチをオンからオフに切り替える前記制御信号を出力する、
位相補償回路。
【請求項5】
請求項４に記載の位相補償回路において、
前記制御回路は、
前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲外か否かを検知する第１のウインドウコンパレータと、
前記バイアス電圧が前記第２の設定範囲外か否かを検知する第２のウインドウコンパレータと、
前記第１のウインドウコンパレータ及び前記第２のウインドウコンパレータの検知結果を前記制御信号に変換する変換回路とを有する
位相補償回路。
前記制御回路は、
前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲外か否かを検知する第１のウインドウコンパレータと、
前記バイアス電圧が前記第２の設定範囲外か否かを検知する第２のウインドウコンパレータと、
前記第１のウインドウコンパレータ及び前記第２のウインドウコンパレータの検知結果を前記制御信号に変換する変換回路とを有する
位相補償回路。
【請求項6】
請求項５に記載の位相補償回路において、
前記第１のウインドウコンパレータの入力が前記バッファ回路の入力に接続され、
前記第２のウインドウコンパレータの入力が前記充電スイッチと前記充電端子との間に接続された、
位相補償回路。
前記第１のウインドウコンパレータの入力が前記バッファ回路の入力に接続され、
前記第２のウインドウコンパレータの入力が前記充電スイッチと前記充電端子との間に接続された、
位相補償回路。
【請求項7】
請求項１～６の何れか１項に記載の位相補償回路と、
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備えた、
増幅装置。
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備えた、
増幅装置。
【請求項8】
請求項３～６何れか１項に記載の位相補償回路と、
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備え、
前記増幅回路は、内部の信号経路を切断状態と接続状態に切り替える経路切断回路を有し、
前記経路切断回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記接続状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記切断状態となるように制御される、
増幅装置。
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備え、
前記増幅回路は、内部の信号経路を切断状態と接続状態に切り替える経路切断回路を有し、
前記経路切断回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記接続状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記切断状態となるように制御される、
増幅装置。
【請求項9】
請求項８に記載の増幅装置において、
前記経路切断回路の後段に設けたサンプルホールド回路をさらに備えた、
増幅装置。
前記経路切断回路の後段に設けたサンプルホールド回路をさらに備えた、
増幅装置。
【請求項10】
請求項８に記載の増幅装置において、
前記経路切断回路の前段に設け、２つの前記信号経路を短絡状態と切断状態との間で切り替える短絡回路をさらに備え、
前記短絡回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記切断状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記短絡状態となるように制御される、
増幅装置。
前記経路切断回路の前段に設け、２つの前記信号経路を短絡状態と切断状態との間で切り替える短絡回路をさらに備え、
前記短絡回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記切断状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記短絡状態となるように制御される、
増幅装置。
【請求項11】
請求項８に記載の増幅装置において、
前記増幅回路は、
信号を入力する第２の入力端子と、
増幅した前記信号を出力する第２の出力端子と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過して、前記第２の出力端子へ出力するメイン経路と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過せずに、前記第２の出力端子へ出力するサブ経路とを有する
増幅装置。
前記増幅回路は、
信号を入力する第２の入力端子と、
増幅した前記信号を出力する第２の出力端子と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過して、前記第２の出力端子へ出力するメイン経路と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過せずに、前記第２の出力端子へ出力するサブ経路とを有する
増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、位相補償回路及び増幅装置に関する。
【背景技術】
【0002】
位相補償回路を組み込んだ増幅装置として図１４に示すものが提案されている。同図に示す増幅装置１００は、信号を増幅する増幅回路１０１と、増幅回路１０１の位相補償を行う２つの位相補償容量Ｃ１，Ｃ２とを備えている。増幅回路１０１は、３段の増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ４で構成されたメインパスと、２段の増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ２で構成されたフィードフォワードパスで構成されている。メインパスは低周波帯域を増幅し、フィードフォワードパスは高周波帯域を増幅する。図１４に示す増幅装置１００は、ユニティゲイン周波数ｆ［Ｈｚ］を設計する際、下記の式（１）に示すように設計する。
【0003】
【数1】
【0004】
なお、Ｇｍ０１：増幅器ＡＭＰ１の相互コンダクタンス値、Ｃ０１：位相補償容量Ｃ１の容量値、Ｇｍ０２：増幅器ＡＭＰ３の相互コンダクタンス値、Ｃ０２：位相補償容量Ｃ２の容量値、とする。
【0005】
また、増幅装置１００の入力段が図１４に示すように差動増幅回路であった場合、メインパスで発生する１ｋＨｚといった低周波の信号帯域における入力換算雑音Ｖｎは下記の式（２）となる。
【0006】
【数2】
【0007】
なお、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、γ：デバイス依存の係数、α：他の雑音源の影響、とする。
【0008】
式（２）により、Ｇｍ０１を大きくすることで、１ｋＨｚといった低周波の信号帯域における入力換算雑音を低減することができる。一方、式（１）によりＧｍ０１を大きくすると、ユニティゲイン周波数ｆを設計するために、Ｇｍ０１も大きくする必要がある。
【0009】
ところで、増幅装置１００を高耐圧に設計する場合、位相補償容量Ｃ１、Ｃ２も高耐圧にする必要がある。高耐圧の容量は、通常の耐圧が低い容量よりも単位面積当たりの容量値が小さい。このため、Ｇｍ０１を大きくすると、位相補償容量Ｃ１の面積が大幅に大きくなり、大幅な回路面積の増加を招く、という課題がある。また、高耐圧に設計すると位相補償容量Ｃ１にかかる電圧の幅が広くなるため、位相補償容量Ｃ１の電圧依存性の影響が大きくなる、という課題がある。
【0010】
一方、フィードフォワードパスが発生する入力換算雑音は高周波数帯域であるため、この周波数帯が信号帯域よりも高くなるように設計すれば、Ｇｍ０２は小さくできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路面積の低減及び電圧依存性の低減を図った位相補償回路及び増幅装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前述した目的を達成するために、本発明に係る位相補償回路及び増幅装置は、下記［１］～［１１］を特徴としている。
［１］
第１の位相補償容量と、
前記第１の位相補償容量の第１の端子に出力が接続されたバッファ回路と、
前記バッファ回路の入力に出力が接続されたバイアス補正回路と、
前記第１の位相補償容量の第２の端子に接続された第１の出力端子と、
前記バイアス補正回路の入力に接続された第１の入力端子とを備え、
前記バイアス補正回路は、前記第１の入力端子の電圧をレベルシフトした電圧をバイアス電圧として前記バッファ回路に入力する、
位相補償回路であること。
［２］
［１］に記載の位相補償回路において、
前記バイアス補正回路は、
前記第１の入力端子と前記バッファ回路の入力との間に接続されたカップリング容量と、
所定電圧が与えられる充電端子と、
前記カップリング容量と前記バッファ回路の入力との接続点と、前記充電端子との間に接続された充電スイッチと、を有する、
位相補償回路であること。
［３］
［２］に記載の位相補償回路において、
前記充電スイッチのオンオフを制御する制御信号を出力する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記バイアス電圧を検知し、前記バイアス電圧に応じた前記制御信号を出力する、
位相補償回路であること。
［４］
［３］に記載の位相補償回路において、
前記制御回路は、前記充電スイッチがオフの場合、前記バイアス電圧が第１の設定範囲外となると前記充電スイッチをオフからオンに切り替え、前記充電スイッチがオンの場合、前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲内に含まれ、かつ、前記第１の設定範囲よりも狭い第２の設定範囲内となると前記充電スイッチをオンからオフに切り替える前記制御信号を出力する、
位相補償回路であること。
［５］
［４］に記載の位相補償回路において、
前記制御回路は、
前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲外か否かを検知する第１のウインドウコンパレータと、
前記バイアス電圧が前記第２の設定範囲外か否かを検知する第２のウインドウコンパレータと、
前記第１のウインドウコンパレータ及び前記第２のウインドウコンパレータの検知結果を前記制御信号に変換する変換回路とを有する
位相補償回路であること。
［６］
［５］に記載の位相補償回路において、
前記第１のウインドウコンパレータの入力が前記バッファ回路の入力に接続され、
前記第２のウインドウコンパレータの入力が前記充電スイッチと前記充電端子との間に接続された、
位相補償回路であること。
［７］
［１］～［６］の何れか１項に記載の位相補償回路と、
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備えた、
増幅装置であること。
［８］
［３］～［６］何れか１項に記載の位相補償回路と、
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備え、
前記増幅回路は、内部の信号経路を切断状態と接続状態に切り替える経路切断回路を有し、
前記経路切断回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記接続状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記切断状態となるように制御される、
増幅装置であること。
［９］
［８］に記載の増幅装置において、
前記経路切断回路の後段に設けたサンプルホールド回路をさらに備えた、
増幅装置であること。
［１０］
［８］に記載の増幅装置において、
前記経路切断回路の前段に設け、２つの前記信号経路を短絡状態と切断状態との間で切り替える短絡回路をさらに備え、
前記短絡回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記切断状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記短絡状態となるように制御される、
増幅装置であること。
［１１］
［８］に記載の増幅装置において、
前記増幅回路は、
信号を入力する第２の入力端子と、
増幅した前記信号を出力する第２の出力端子と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過して、前記第２の出力端子へ出力するメイン経路と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過せずに、前記第２の出力端子へ出力するサブ経路とを有する
増幅装置であること。
［１］
第１の位相補償容量と、
前記第１の位相補償容量の第１の端子に出力が接続されたバッファ回路と、
前記バッファ回路の入力に出力が接続されたバイアス補正回路と、
前記第１の位相補償容量の第２の端子に接続された第１の出力端子と、
前記バイアス補正回路の入力に接続された第１の入力端子とを備え、
前記バイアス補正回路は、前記第１の入力端子の電圧をレベルシフトした電圧をバイアス電圧として前記バッファ回路に入力する、
位相補償回路であること。
［２］
［１］に記載の位相補償回路において、
前記バイアス補正回路は、
前記第１の入力端子と前記バッファ回路の入力との間に接続されたカップリング容量と、
所定電圧が与えられる充電端子と、
前記カップリング容量と前記バッファ回路の入力との接続点と、前記充電端子との間に接続された充電スイッチと、を有する、
位相補償回路であること。
［３］
［２］に記載の位相補償回路において、
前記充電スイッチのオンオフを制御する制御信号を出力する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記バイアス電圧を検知し、前記バイアス電圧に応じた前記制御信号を出力する、
位相補償回路であること。
［４］
［３］に記載の位相補償回路において、
前記制御回路は、前記充電スイッチがオフの場合、前記バイアス電圧が第１の設定範囲外となると前記充電スイッチをオフからオンに切り替え、前記充電スイッチがオンの場合、前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲内に含まれ、かつ、前記第１の設定範囲よりも狭い第２の設定範囲内となると前記充電スイッチをオンからオフに切り替える前記制御信号を出力する、
位相補償回路であること。
［５］
［４］に記載の位相補償回路において、
前記制御回路は、
前記バイアス電圧が前記第１の設定範囲外か否かを検知する第１のウインドウコンパレータと、
前記バイアス電圧が前記第２の設定範囲外か否かを検知する第２のウインドウコンパレータと、
前記第１のウインドウコンパレータ及び前記第２のウインドウコンパレータの検知結果を前記制御信号に変換する変換回路とを有する
位相補償回路であること。
［６］
［５］に記載の位相補償回路において、
前記第１のウインドウコンパレータの入力が前記バッファ回路の入力に接続され、
前記第２のウインドウコンパレータの入力が前記充電スイッチと前記充電端子との間に接続された、
位相補償回路であること。
［７］
［１］～［６］の何れか１項に記載の位相補償回路と、
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備えた、
増幅装置であること。
［８］
［３］～［６］何れか１項に記載の位相補償回路と、
前記位相補償回路が接続された増幅回路とを備え、
前記増幅回路は、内部の信号経路を切断状態と接続状態に切り替える経路切断回路を有し、
前記経路切断回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記接続状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記切断状態となるように制御される、
増幅装置であること。
［９］
［８］に記載の増幅装置において、
前記経路切断回路の後段に設けたサンプルホールド回路をさらに備えた、
増幅装置であること。
［１０］
［８］に記載の増幅装置において、
前記経路切断回路の前段に設け、２つの前記信号経路を短絡状態と切断状態との間で切り替える短絡回路をさらに備え、
前記短絡回路は、前記制御回路から出力される前記制御信号によって、前記充電スイッチがオフの場合に前記切断状態となり、前記充電スイッチがオンの場合に前記短絡状態となるように制御される、
増幅装置であること。
［１１］
［８］に記載の増幅装置において、
前記増幅回路は、
信号を入力する第２の入力端子と、
増幅した前記信号を出力する第２の出力端子と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過して、前記第２の出力端子へ出力するメイン経路と、
前記第２の入力端子に入力された前記信号を増幅し、前記経路切断回路を通過せずに、前記第２の出力端子へ出力するサブ経路とを有する
増幅装置であること。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、回路面積の低減を図った位相補償回路及び増幅装置を提供することができる。
【0014】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【0017】
（第１実施形態）
本実施形態の位相補償回路１は、位相補償容量Ｃ１（＝第１の位相補償容量）と、バッファ回路１１と、バイアス補正回路１２と、出力端子Ｔ１１（＝第１の出力端子）と、入力端子Ｔ１２（＝第１の入力端子）とを備えている。位相補償容量Ｃ１は端子Ｔ２１，Ｔ２２（＝第１の端子，第２の端子）を有している。バッファ回路１１は、出力が位相補償容量Ｃ１の端子Ｔ２１に接続されている。バイアス補正回路１２は、バッファ回路１１の入力に出力が接続されている。出力端子Ｔ１１は、位相補償容量Ｃ１の端子Ｔ２２に接続されている。入力端子Ｔ１２は、バイアス補正回路１２の入力に接続されている。
本実施形態の位相補償回路１は、位相補償容量Ｃ１（＝第１の位相補償容量）と、バッファ回路１１と、バイアス補正回路１２と、出力端子Ｔ１１（＝第１の出力端子）と、入力端子Ｔ１２（＝第１の入力端子）とを備えている。位相補償容量Ｃ１は端子Ｔ２１，Ｔ２２（＝第１の端子，第２の端子）を有している。バッファ回路１１は、出力が位相補償容量Ｃ１の端子Ｔ２１に接続されている。バイアス補正回路１２は、バッファ回路１１の入力に出力が接続されている。出力端子Ｔ１１は、位相補償容量Ｃ１の端子Ｔ２２に接続されている。入力端子Ｔ１２は、バイアス補正回路１２の入力に接続されている。
【0018】
バイアス補正回路１２は、入力端子Ｔ１２に入力された電圧Ｖｉｎをレベルシフトした電圧をバイアス電圧としてバッファ回路１１に入力する。バイアス補正回路１２は、出力端子Ｔ１１，入力端子Ｔ１２間に印加される電圧よりも位相補償容量Ｃ１の端子Ｔ２１，Ｔ２２間に印加される電圧が低くなるようにレベルシフトする。このため、位相補償容量Ｃ１に印加される電圧が低くなるため、耐圧の高いものを用いる必要がなく、回路規模の低減を図ることができる。また、位相補償容量Ｃ１の電圧依存性も低減することができる。
【0019】
なお、上述したバイアス補正回路１２としては、例えば後述する第２実施形態で説明するカップリング容量を用いたものや、電圧Ｖｉｎを抵抗で分圧するものや、トランジスタを用いて電圧Ｖｉｎを電圧電流変換し、さらに電圧に変換するものなど周知のレベルシフト回路を用いることができる。
【0020】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の位相補償回路１Ｂについて図２を参照して説明する。なお、図２において、上述した第１実施形態で既に説明した図１に示す位相補償回路１と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第２実施形態の位相補償回路１Ｂについて図２を参照して説明する。なお、図２において、上述した第１実施形態で既に説明した図１に示す位相補償回路１と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0021】
本実施形態の位相補償回路１Ｂは、位相補償容量Ｃ１と、バッファ回路１１と、バイアス補正回路１２Ｂと、出力端子Ｔ１１と、入力端子Ｔ１２と、制御回路１３とを備えている。位相補償容量Ｃ１、バッファ回路１１、出力端子Ｔ１１、入力端子Ｔ１２は、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0022】
バイアス補正回路１２Ｂは、カップリング容量Ｃ３と、充電端子Ｔ３と、充電スイッチＳＷ１とを有する。カップリング容量Ｃ３は、入力端子Ｔ１２とバッファ回路１１の入力との間に接続されている。カップリング容量Ｃ３は、位相補償容量Ｃ１よりも高耐圧であり、位相補償容量Ｃ１よりも容量値が小さい。充電端子Ｔ３は、所定電圧Ｖｐが与えられている。充電スイッチＳＷ１は、カップリング容量Ｃ３とバッファ回路１１の入力との接続点と、充電端子Ｔ３との間に接続されている。
【0023】
制御回路１３は、充電スイッチＳＷ１のオンオフを制御する制御信号Ｓ１を出力する。制御回路１３は、バッファ回路１１に入力されるバイアス電圧を検知し、バイアス電圧に応じた制御信号Ｓ１を出力する。
【0024】
制御回路１３は、例えば図３に示すように構成されている。制御回路１３は、第１のウインドウコンパレータＣＰ１と、第２のウインドウコンパレータＣＰ２と、変換回路１３１とを有する。第１のウインドウコンパレータＣＰ１は、バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１であるか否かを検知する。第１の設定範囲Ｒ１は、充電端子Ｔ３に与えられている所定電圧Ｖｐを中心に設定された範囲である。第１のウインドウコンパレータＣＰ１は、入力にバッファ回路１１の入力が接続され、出力に変換回路１３１が接続されている。
【0025】
第２のウインドウコンパレータＣＰ２は、バイアス電圧が第２の設定範囲Ｒ２であるか否かを検知する。第２の設定範囲Ｒ２は、所定電圧Ｖｐを中心に設定された範囲であり、第１の設定範囲Ｒ１内に含まれ、かつ、第１の設定範囲Ｒ１よりも狭い範囲に設定されている。本実施形態では、第２のウインドウコンパレータＣＰ２は、入力に充電スイッチＳＷ１と充電端子Ｔ３との間が接続され、出力に変換回路１３１が接続されている。
【0026】
これにより、第２のウインドウコンパレータＣＰ２には、充電スイッチＳＷ１をオンしている間にバイアス電圧が入力され、充電スイッチＳＷ１がオフしている間には所定電圧Ｖｐが入力される。変換回路１３１は、第１、第２のウインドウコンパレータの検知結果を制御信号Ｓ１に変換する。
【0027】
次に、上述した位相補償回路１Ｂの動作について図４を参照して以下説明する。今、入力端子Ｔ１２に入力される電圧ＶｉｎがＶ１からＶ２に増加し、その後Ｖ２からＶ１に減少する場合について考える。Ｖｉｎ＝Ｖ１のとき、カップリング容量Ｃ３は、両端電圧がＶ１－Ｖｐとなるように充電され、電圧Ｖｉｎからカップリング容量Ｃ３の両端電圧分、レベルシフトした所定電圧Ｖｐがバイアス電圧としてバッファ回路１１に入力される。
【0028】
その後、電圧Ｖｉｎが上昇すると、バイアス電圧が上昇して第１の設定範囲Ｒ１の上限値を超える。バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１の上限値を超えると、第１のウインドウコンパレータＣＰ１の出力がＬｏレベルからＨｉレベルに切り替わり、Ｈｉレベルの制御信号Ｓ１が出力される。
【0029】
Ｈｉレベルの制御信号Ｓ１が出力されると、充電スイッチＳＷ１がオンして、カップリング容量Ｃ３が充電され、カップリング容量Ｃ３の両端電圧が上昇し、レベルシフト量が増える。図４に示す例では、バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１の上限値を越えた後も電圧Ｖｉｎが上昇するため、バイアス電圧は第１の設定範囲Ｒ１の上限値で一定となる。その後、電圧ＶｉｎがＶ２で一定となると、バイアス電圧が下がり始める。また、充電スイッチＳＷ１がオンすると、第２のウインドウコンパレータＣＰ２にバイアス電圧が入力される。このときバイアス電圧は第２の設定範囲Ｒ２の上限値を越えているので、第２のウインドウコンパレータＣＰ２はＨｉレベルを出力する。
【0030】
カップリング容量Ｃ３の充電によりレベルシフト量が増えた結果、バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１の上限値を下回ると、第１のウインドウコンパレータＣＰ１の出力がＬｏレベルに切り替わる。カップリング容量Ｃ３の充電によりレベルシフト量がさらに増えて、バイアス電圧が第２の設定範囲Ｒ２の上限値を下回ると、第２のウインドウコンパレータＣＰ２の出力がＬｏレベルに切り替わる。第２のウインドウコンパレータＣＰ２の出力がＬｏレベルに切り替わると、制御信号Ｓ１がＬｏレベルに切り替わり、充電スイッチＳＷ１がオフされる。
【0031】
次に、電圧Ｖｉｎが下降すると、バイアス電圧が下降して第１の設定範囲Ｒ１の下限値を下回る。バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１の下限値を超えると、第１のウインドウコンパレータＣＰ１の出力がＬｏレベルからＨｉレベルに切り替わり、Ｈｉレベルの制御信号Ｓ１が出力される。
【0032】
Ｈｉレベルの制御信号Ｓ１が出力されると、充電スイッチＳＷ１がオンして、カップリング容量Ｃ３が放電され、カップリング容量Ｃ３の両端電圧が下がり、レベルシフト量が減る。図４に示す例では、バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１の下限値を下回った後も電圧Ｖｉｎが下降するため、バイアス電圧は第１の設定範囲Ｒ１の下限値で一定となる。その後、電圧ＶｉｎがＶ１で一定となると、バイアス電圧が上がり始める。また、充電スイッチＳＷ１がオンすると、第２のウインドウコンパレータＣＰ２にバイアス電圧が入力される。このときバイアス電圧は第２の設定範囲Ｒ２の下限値を越えているので、第２のウインドウコンパレータＣＰ２はＨｉレベルを出力する。
【0033】
カップリング容量Ｃ３の放電によりレベルシフト量が減った結果、バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１の下限値を上回ると、第１のウインドウコンパレータＣＰ１の出力がＬｏレベルに切り替わる。カップリング容量Ｃ３の放電によりレベルシフト量がさらに下がり、バイアス電圧が第２の設定範囲Ｒ２の下限値を上回ると、第２のウインドウコンパレータＣＰ２の出力がＬｏレベルに切り替わる。第２のウインドウコンパレータＣＰ２の出力がＬｏレベルに切り替わると、制御信号Ｓ１がＬｏレベルに切り替わり、充電スイッチＳＷ１がオフされる。
【0034】
上述した実施形態によれば、図４に示すように電圧Ｖｉｎが変動してもバイアス電圧を第１の設定範囲Ｒ１内とすることができる。さらに、電圧Ｖｉｎが変動して定常状態になった後はバイアス電圧を第１の設定範囲Ｒ１よりも狭い第２の設定範囲Ｒ２内とすることができる。これにより、電圧Ｖｉｎが変動しても位相補償容量Ｃ１に印加される電圧が低くなるため、位相補償容量Ｃ１として耐圧の高いものを用いる必要がなく、位相補償容量Ｃ１の大きさを抑えることができる。カップリング容量Ｃ３としては高耐圧のものが必要であれば、容量としてはレベルシフトできる程度の小さいものであればよく大容量のものを用いる必要がないため、カップリング容量Ｃ３の大きさも抑えることができる。これにより、回路規模の低減を図ることができ、位相補償容量Ｃ１の電圧依存性も低減できる。
【0035】
なお、上述した第２実施形態の位相補償回路１Ｂは、バイアス電圧に応じて制御信号Ｓ１を出力していたが、これに限ったものではない。例えば、位相補償回路１Ｂの入力端子Ｔ１２に入力される電圧Ｖｉｎが所定の条件で変動することが分かっている装置に位相補償回路１Ｂを組み込む場合、制御回路１３は、所定の条件になったときに充電スイッチＳＷ１をオンするような制御信号Ｓ１を出力するようにしてもよい。
【0036】
上述した第２実施形態では、第２のウインドウコンパレータＣＰ２の出力は、充電スイッチＳＷ１と充電端子Ｔ３の間に接続されていたが、これに限ったものではない。第１のウインドウコンパレータＣＰ１と同様に、第２のウインドウコンパレータＣＰ２の出力をバッファ回路１１の入力に接続するようにしてもよい。
【0037】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の増幅装置２について図５を参照して説明する。増幅装置２は、位相補償回路１Ｂと、位相補償回路１Ｂが接続された増幅回路３とを備えている。位相補償回路１Ｂは第２実施形態で説明したものと同様であるため、詳細な説明を省略する。
次に、第３実施形態の増幅装置２について図５を参照して説明する。増幅装置２は、位相補償回路１Ｂと、位相補償回路１Ｂが接続された増幅回路３とを備えている。位相補償回路１Ｂは第２実施形態で説明したものと同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0038】
増幅回路３は、信号を入力する２つの差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１（＝第２の入力端子）と、増幅した信号を出力する出力端子Ｔ４２（＝第２の出力端子）と、メイン経路３１と、メイン経路３１上に設けられた経路切断回路３２とを備えている。
【0039】
メイン経路３１は、差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に入力された信号の低周波帯域を増幅して、出力端子Ｔ４２へ出力する。本実施形態では、メイン経路３１は、２つの増幅器としてのトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２を有している。トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１は、差動入力が差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に接続され、差動出力が経路切断回路３２を介して、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２の差動入力に接続されている。トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２は、出力が出力端子Ｔ４２に接続されている。
【0040】
経路切断回路３２は、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１の差動出力とトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２の差動入力との間の２つの信号経路上に設けられ、信号経路を切断状態と接続状態との間で切り替える切替スイッチＳＷ２，ＳＷ２を有している。切替スイッチＳＷ２，ＳＷ２は、制御回路１３から出力される制御信号Ｓ１によってオンオフが制御される。詳しく説明すると、経路切断回路３２は、充電スイッチＳＷ１がオフの場合に切替スイッチＳＷ２，ＳＷ２がオンして接続状態に切り替えられる。また、経路切断回路３２は、充電スイッチＳＷ１がオンの場合に切替スイッチＳＷ２，ＳＷ２がオフして切断状態に切り替えられる。
【0041】
また、位相補償回路１Ｂは、出力端子Ｔ１１がトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１の差動出力と経路切断回路３２との間に接続され、入力端子Ｔ１２が出力端子Ｔ４２に出力されている。
【0042】
上述した実施形態によれば、充電スイッチＳＷ１がオンしてカップリング容量Ｃ３が充放電状態となっている間にメイン経路３１の信号経路を切断して、その間に出力端子Ｔ４２から増幅した信号が出力されないようにすることができる。
【0043】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の増幅装置２Ｄについて図６を参照して説明する。図６において、上述した第４実施形態で既に説明した図５に示す増幅装置２と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第４実施形態の増幅装置２Ｄについて図６を参照して説明する。図６において、上述した第４実施形態で既に説明した図５に示す増幅装置２と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0044】
第３実施形態と第４実施形態とで大きく異なる点は、増幅回路３Ｄの構成である。第４実施形態の増幅回路３Ｄは、第３実施形態と同様の差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１、出力端子Ｔ４２、メイン経路３１、経路切断回路３２に加えてサンプルホールド回路３３（以下「Ｓ＆Ｈ回路３３」と略記）を有している。
【0045】
Ｓ＆Ｈ回路３３は、経路切断回路３２の後段に設けられている。詳しく説明すると、Ｓ＆Ｈ回路３３は、経路切断回路３２とトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２の入力との間に接続されている。上述した実施形態によれば、経路切断回路３２が切断状態に切り替わったときに、Ｓ＆Ｈ回路３３が直前の接続状態のときにトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１から出力された信号を保持してトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２に入力することができる。これにより、経路切断回路３２が切断状態に切り替えられているときも増幅回路３Ｄの出力を維持することができる。
【0046】
Ｓ＆Ｈ回路３３としては、例えば図７に示すように、２つの信号経路とグランドとの間にそれぞれ設けられたホールドコンデンサＣ４１，Ｃ４２から構成されていてもよい。また、図８に示すように経路切断回路３２の後段に設けられたトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ５と、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ５の入力と出力との間に接続されたホールドコンデンサＣ４１，Ｃ４２から構成されていてもよい。
【0047】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態の増幅装置２Ｅについて図９を参照して説明する。図９において、上述した第３実施形態で既に説明した図５に示す増幅装置２と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第５実施形態の増幅装置２Ｅについて図９を参照して説明する。図９において、上述した第３実施形態で既に説明した図５に示す増幅装置２と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0048】
第３実施形態と第５実施形態とで大きく異なる点は、増幅回路３Ｅの構成である。第５実施形態の増幅回路３Ｅは、第３実施形態と同様の差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１、出力端子Ｔ４２、メイン経路３１、経路切断回路３２に加えてサブ経路３４を有している。サブ経路３４は、差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に入力された信号を増幅し、経路切断回路３２を通過せずに出力端子Ｔ４２へ出力する。また、サブ経路３４は、差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に入力された信号の高周波帯域を増幅して、出力端子Ｔ４２へ出力する。
【0049】
本実施形態では、サブ経路３４は２つのトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２，ＡＭＰ３が設けられている。トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ３は、入力が差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に接続され、出力が経路切断回路３２の後段とトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２の差動入力との間に接続されている。
【0050】
また、増幅装置２Ｅは、サブ経路３４の位相補償を行う位相補償容量Ｃ２を備えている。位相補償容量Ｃ２は、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２の差動入力と出力との間に接続されている。上述した実施形態によれば、位相補償回路１Ｂがメイン経路３１の位相補償を行い、位相補償容量Ｃ２がサブ経路３４の位相補償を行う。位相補償容量Ｃ２は、カップリング容量Ｃ３よりも高耐圧であり、位相補償容量Ｃ１よりも容量値が小さい。
【0051】
上述した実施形態によれば、経路切断回路３２が切断状態に切り替えられているときもサブ経路３４が差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に入力された信号を増幅して出力端子Ｔ４２から出力するため、増幅回路３Ｅの出力を維持することができる。
【0052】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態の増幅装置２Ｆについて図１０を参照して説明する。図１０において、上述した第５実施形態で既に説明した図９に示す増幅装置２Ｅと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第６実施形態の増幅装置２Ｆについて図１０を参照して説明する。図１０において、上述した第５実施形態で既に説明した図９に示す増幅装置２Ｅと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0053】
第５実施形態と第６実施形態とで大きく異なる点は、増幅回路３Ｆの構成である。第６実施形態の増幅回路３Ｆは、第５実施形態と同様の差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１、出力端子Ｔ４２、メイン経路３１、経路切断回路３２、サブ経路３４に加えて、第４実施形態で既に説明したＳ＆Ｈ回路３３を有している点である。
【0054】
Ｓ＆Ｈ回路３３は、経路切断回路３２の後段と、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２の入力及びトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ３の出力との間に接続されている。第６実施形態の増幅装置２Ｆも第４実施形態の増幅装置２Ｄと同様に、Ｓ＆Ｈ回路３３の働きにより、経路切断回路３２が切断しているときも増幅回路３Ｄの出力を維持することができる。このため、サブ経路３４の増幅動作の負担を減らすことができる。
【0055】
（第７実施形態）
次に、第７実施形態の増幅装置２Ｇについて図１１を参照して説明する。図１１において、上述した第６実施形態で既に説明した図１０に示す増幅装置２Ｆと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第７実施形態の増幅装置２Ｇについて図１１を参照して説明する。図１１において、上述した第６実施形態で既に説明した図１０に示す増幅装置２Ｆと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0056】
第６実施形態と第７実施形態とで大きく異なる点は、増幅回路３Ｇのメイン経路３１Ｇの構成である。第７実施形態のメイン経路３１Ｇは、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２に加えてトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ４から構成されている。トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ４は、Ｓ＆Ｈ回路３３の後段とトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ２の入力及びトランスコンダクタンスアンプＡＭＰ３の出力との間に接続されている。
【0057】
上述した実施形態では、メイン経路３１、３１Ｇとしては２段や３段のトランスコンダクタンスアンプから構成されていたが、これに限らず４段、５段といった３段以上のトランスコンダクタンスアンプから構成されていてもよい。
【0058】
（第８実施形態）
次に、第８実施形態の増幅装置２Ｈについて図１２及び図１３を参照して説明する。図１２及び図１３において、上述した第７実施形態で既に説明した図１１に示す増幅装置２Ｇと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第８実施形態の増幅装置２Ｈについて図１２及び図１３を参照して説明する。図１２及び図１３において、上述した第７実施形態で既に説明した図１１に示す増幅装置２Ｇと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0059】
第７実施形態と第８実施形態とで大きく異なる点は、増幅回路３Ｈの構成である。増幅回路３Ｈは、第７実施形態と同様の差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１、出力端子Ｔ４２、メイン経路３１Ｇ、経路切断回路３２、サブ経路３４、Ｓ＆Ｈ回路３３に加えて短絡回路３５を有する点である。短絡回路３５は、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１の出力と、経路切断回路３２の前段との間に設けられ、２つの信号経路を短絡状態と切断状態との間で切り替える切替スイッチＳＷ３から構成されている。
【0060】
次に、上述した構成の第８実施形態の増幅装置２Ｈの動作について説明する。バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１内にある場合、図１２に示すように、制御回路１３は、充電スイッチＳＷ１をオフ、切替スイッチＳＷ２をオン、切替スイッチＳＷ３をオフとする制御信号Ｓ１を出力する。このとき、位相補償回路１Ｂの入力端子Ｔ１２に入力された電圧Ｖｉｎは、カップリング容量Ｃ３によりレベルシフトされてバイアス電圧としてバッファ回路１１に入力される。また、入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に入力された信号は、メイン経路３１Ｇ、サブ経路３４の双方で増幅されて出力端子Ｔ４２から出力される。
【0061】
バイアス電圧が第１の設定範囲Ｒ１外となると、図１３に示すように、制御回路１３は、充電スイッチＳＷ１をオン、切替スイッチＳＷ２をオフ、切替スイッチＳＷ３をオンして短絡状態とする制御信号Ｓ１を出力する。このとき、カップリング容量Ｃ３は、電圧Ｖｉｎに応じたレベルシフト量となるように充放電される。また、差動入力端子Ｔ４１，Ｔ４１に入力された信号はサブ経路３４で増幅されて出力端子Ｔ４２から出力される。メイン経路３１Ｇからは、Ｓ＆Ｈ回路３３の働きにより切断直前の信号が増幅されて出力端子Ｔ４２から出力される。
【0062】
充電スイッチＳＷ１がオンのときは、位相補償回路１Ｂによるフィードバックがかかっていないため、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１の差動出力が大きくなる虞がある。トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１の差動出力が大きくなりすぎると、切替スイッチＳＷ２を誤動作させたり、切替スイッチＳＷ２のオンオフに応じて出力端子Ｔ４２から出力される電圧にグリッチが生じるなど様々な悪影響がでる虞がある。本実施形態によれば、短絡回路３５を設けることにより、トランスコンダクタンスアンプＡＭＰ１の差動出力が大きくなりすぎないようにすることができる。
【0063】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【0064】
上述した第３～第８実施形態では、増幅装置２、２Ｄ～２Ｈに位相補償回路１Ｂを組み込んでいたがこれに限ったものではない。例えば電源装置など位相補償を行う必要のある他の装置に位相補償回路１，１Ｂを組み込んでもよい。
【符号の説明】
【0065】
１，１Ｂ 位相補償回路
２、２Ｄ～２Ｈ 増幅装置
３、３Ｄ～３Ｈ 増幅回路
１１ バッファ回路
１２ バイアス補正回路
１３ 制御回路
３１ メイン経路
３２ 経路切断回路
３３ サンプルホールド回路
３４ サブ経路
３５ 短絡回路
１３１ 変換回路
Ｃ１ 位相補償容量（第１の位相補償容量）
Ｃ３ カップリング容量
ＣＰ１ 第１のウインドウコンパレータ
ＣＰ２ 第２のウインドウコンパレータ
Ｒ１ 第１の設定範囲
Ｒ２ 第２の設定範囲
Ｓ１ 制御信号
ＳＷ１ 充電スイッチ
Ｔ１１ 出力端子（第１の出力端子）
Ｔ１２ 入力端子（第１の入力端子）
Ｔ２１ 端子（第１の端子）
Ｔ２２ 端子（第２の端子）
Ｔ３ 充電端子
Ｔ４１ 差動入力端子（第２の入力端子）
Ｔ４２ 出力端子（第２の出力端子）
Ｖｉｎ 電圧
Ｖｐ 所定電圧
２、２Ｄ～２Ｈ 増幅装置
３、３Ｄ～３Ｈ 増幅回路
１１ バッファ回路
１２ バイアス補正回路
１３ 制御回路
３１ メイン経路
３２ 経路切断回路
３３ サンプルホールド回路
３４ サブ経路
３５ 短絡回路
１３１ 変換回路
Ｃ１ 位相補償容量（第１の位相補償容量）
Ｃ３ カップリング容量
ＣＰ１ 第１のウインドウコンパレータ
ＣＰ２ 第２のウインドウコンパレータ
Ｒ１ 第１の設定範囲
Ｒ２ 第２の設定範囲
Ｓ１ 制御信号
ＳＷ１ 充電スイッチ
Ｔ１１ 出力端子（第１の出力端子）
Ｔ１２ 入力端子（第１の入力端子）
Ｔ２１ 端子（第１の端子）
Ｔ２２ 端子（第２の端子）
Ｔ３ 充電端子
Ｔ４１ 差動入力端子（第２の入力端子）
Ｔ４２ 出力端子（第２の出力端子）
Ｖｉｎ 電圧
Ｖｐ 所定電圧
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】