專利名稱：混頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)中的升頻器或降頻器，特別涉及一種自我補(bǔ)償式混頻器。
背景技術(shù)：
一般通信系統(tǒng)中的升頻器或降頻器具有混頻器(mixer)，而被動(dòng)式混頻器(passive mixer)則為這些混頻器的典型。在一被動(dòng)式混頻器中，其轉(zhuǎn)換晶體管是操作在非飽和區(qū)(non-saturation region)。由于被動(dòng)式混頻器特別適用于成本較低的直接降頻(direct down conversion)的接收器(receiver)系統(tǒng)中，因此廣受注目。
依據(jù)已知技術(shù)，有些混頻器由于使用了運(yùn)算放大器，所以對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生較多的噪聲。另一方面，有些互補(bǔ)式混頻器雖然可以平衡輸入信號(hào)，但是無法克服制程或溫度變化造成的影響。有人建議通過增加混頻器的電導(dǎo)(Transconductor)電路的線性區(qū)域來增加混頻器線性度，卻無法克服制程或溫度變化對(duì)混頻器的電壓增益的影響。也有人提出以反饋電路來增加混頻器的電導(dǎo)以增加混頻器的線性度，也面臨相同的問題。由上述可知，已知技術(shù)無法解決制程或溫度變化對(duì)混頻器電壓增益的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種混頻器，以解決上述問題。
本發(fā)明的目的之一在于提供一種混頻器，以減少制程或溫度變化對(duì)混頻器的電壓增益的影響。
本發(fā)明提供一種混頻器，其具有一混頻模塊，用來混合一第一組差動(dòng)信號(hào)與一第二組差動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生一混合信號(hào)；一共模電壓產(chǎn)生器，耦接至該混頻模塊，用來檢測(cè)該混頻模塊的共模電壓(common mode voltage)；以及一補(bǔ)償模塊，耦接至該共模電壓產(chǎn)生器與該混頻模塊，用來依據(jù)該共模電壓補(bǔ)償該混頻模塊中多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管的操作點(diǎn)偏移。
本發(fā)明另提供一種混頻器，其具有一混頻模塊，用來混合一第一組差動(dòng)信號(hào)與一第二組差動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生一混合信號(hào)，其中，該混頻模塊依據(jù)一第一參考電壓控制該混合信號(hào)的共模電壓；以及一補(bǔ)償模塊，耦接至該混頻模塊，用來依據(jù)該第一參考電壓補(bǔ)償該混頻模塊中多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管的操作點(diǎn)偏移。


圖1為本發(fā)明自我補(bǔ)償式混頻器的示意圖。
圖2為依據(jù)本發(fā)明的一第一實(shí)施例的示意圖。
圖3為依據(jù)本發(fā)明的一第二實(shí)施例的示意圖。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的一第三實(shí)施例的示意圖。
附圖符號(hào)說明


具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明自我補(bǔ)償式混頻器100的示意圖。自我補(bǔ)償式混頻器100可區(qū)分為混頻模塊100m、共模電壓產(chǎn)生器100d、與補(bǔ)償模塊100c等部份，在本實(shí)施例，每組輸入/輸出端(111，112)、(113，114)、(118，119)、與(120，121)上的信號(hào)是差動(dòng)信號(hào)。以下雖然以降頻器為例進(jìn)行說明，此非對(duì)本發(fā)明的限制?；祛l模塊100m中的轉(zhuǎn)換晶體管電路10具有多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管(switching transistor)101，用來混合自輸入端111與112所輸入的射頻信號(hào)與自輸入端118與119所輸入的合成信號(hào)(synthesizer signal)，以在轉(zhuǎn)換晶體管電路10的輸出端113與114上產(chǎn)生一第一組差動(dòng)電流信號(hào)。圖1所示的轉(zhuǎn)換晶體管電路10是一被動(dòng)混頻器(passive mixer)，其運(yùn)作原理是為同業(yè)所熟知，故不在此贅述。而混頻模塊100m中的電流/電壓轉(zhuǎn)換器11則將該第一組差動(dòng)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出端120與121上的一第一組差動(dòng)電壓信號(hào)，該第一組差動(dòng)電壓信號(hào)即為上述的射頻信號(hào)與合成信號(hào)的混合信號(hào)。
共模電壓產(chǎn)生器100d可直接產(chǎn)生一共模電壓(common mode voltage)或是檢測(cè)轉(zhuǎn)換晶體管101的輸出端113與114的直流電壓，也就是輸出端113與114上的電壓的平均電平，在此是被稱共模電壓。在補(bǔ)償模塊100c中，電壓合成電路14迭加(superpose)偏壓電路13所輸出的偏壓電壓116與共模電壓產(chǎn)生器100d所輸出的共模電壓115以產(chǎn)生一合成電壓117。而通過兩偏壓(baising)單元15偏壓轉(zhuǎn)換晶體管101的柵極，轉(zhuǎn)換晶體管101的柵極118與119上的平均電壓會(huì)等于合成電壓117。此處的偏壓?jiǎn)卧?5是為兩高阻抗偏壓組件，可為電阻值R的兩電阻。
如圖1所示，偏壓電路13具有一參考晶體管131與一參考電流源132，其中晶體管131的柵極是耦接于其漏極，而電流源132則驅(qū)動(dòng)晶體管131以產(chǎn)生偏壓電壓116。晶體管101與131皆為金氧半場(chǎng)效晶體管(MOSFET)。由于晶體管101與131皆具有相同的特性，所以轉(zhuǎn)換晶體管101的柵-源極電壓將會(huì)跟隨參考晶體管131的柵-源極電壓一起變化。在此，偏壓電壓116即為晶體管131的柵-源極電壓(gate-to-source voltage，Vgs)，是由參考電流源132決定。通過圖1所示的補(bǔ)償模塊100c，本發(fā)明的自我補(bǔ)償式混頻器100即可自行補(bǔ)償混頻模塊100m中的轉(zhuǎn)換晶體管101的操作點(diǎn)偏移，因此能解決制程或溫度變化對(duì)混頻器的電壓增益的影響。
請(qǐng)注意，雖然晶體管的閾值電壓(threshold voltage)Vth會(huì)隨著制程或溫度而變化，但因?yàn)檗D(zhuǎn)換晶體管101的柵-源極電壓會(huì)跟隨參考晶體管131的柵-源極電壓一起變化，所以轉(zhuǎn)換晶體管101的轉(zhuǎn)導(dǎo)(transconductance，gm)只會(huì)依參考電流源132的電流而改變。此電流源132可以使用固定轉(zhuǎn)導(dǎo)(constant gm)電流源。如此一來，晶體管101的轉(zhuǎn)導(dǎo)就不會(huì)隨著制程或溫度而改變，也就是維持一定值，所以被動(dòng)混頻器的電壓增益便不會(huì)隨著制程或溫度而改變。
請(qǐng)參考圖2，圖2為依據(jù)本發(fā)明的一第一實(shí)施例的自我補(bǔ)償式混頻器的示意圖。本實(shí)施例的共模電壓產(chǎn)生器100d是以兩相同電阻值的電阻211與212取得輸出端113與114的共模電壓，并且以直流電壓緩沖器12輸出該共模電壓115。通過晶體管131耦接于直流電壓緩沖器12，再以一直流電壓緩沖器20將共模電壓115與晶體管131的柵-源極電壓116迭加以產(chǎn)生合成電壓117，并通過兩電阻15將合成電壓117輸出至輸入端118與119，即可實(shí)現(xiàn)圖1中的補(bǔ)償模塊100c。本實(shí)施例的電流/電壓轉(zhuǎn)換器11是為一電阻213，是業(yè)界所熟知，故不贅述其原理。
請(qǐng)參考圖3，圖3為依據(jù)本發(fā)明的一第二實(shí)施例的自我補(bǔ)償式混頻器的示意圖。本實(shí)施例的射頻信號(hào)是通過輸入端111與112所分別耦接的交流偶合電容30與31進(jìn)入轉(zhuǎn)換晶體管電路10。在本實(shí)施例中，電流/電壓轉(zhuǎn)換器11具有兩個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)晶體管(transconductor trahsistor)309與310，負(fù)載電阻(loading resistor)305與306，以及反饋電阻(feedback resistor)307與308。由于如圖3所示組件305-310的對(duì)稱性，流經(jīng)晶體管300的漏極與源極的總電流是流經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)晶體管309的漏極與源極的平均電流的兩倍，亦為流經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)晶體管310的平均電流的兩倍，在此擇一說明。本實(shí)施例的共模電壓產(chǎn)生器100d具有一共模電壓跟隨電路，其具有晶體管301與302，電流源303，以及電阻304，是形成一第二電流鏡。通過上述晶體管300與309的電流對(duì)應(yīng)關(guān)系，電流/電壓轉(zhuǎn)換器11中的電阻305與晶體管309是與該共模電壓跟隨電路中的電流源303與晶體管302形成一第一電流鏡。由于該第一、第二電流鏡具有彼此對(duì)應(yīng)的電流，節(jié)點(diǎn)A的平均電壓是與節(jié)點(diǎn)B的電壓成正比。在本實(shí)施例中，電阻304與305的電阻值的比例是依需要而設(shè)定，以控制節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B的電壓的比例。其余與該第一實(shí)施例重復(fù)之處不再贅述。
請(qǐng)參考圖4，圖4為依據(jù)本發(fā)明的一第三實(shí)施例的自我補(bǔ)償式混頻器的示意圖。本實(shí)施例的電流/電壓轉(zhuǎn)換器11具有兩個(gè)負(fù)載電阻401與402，以及差動(dòng)運(yùn)算放大器403，該差動(dòng)運(yùn)算放大器403具有一共模電壓輸入端子CM，用來控制輸出信號(hào)的共模電壓。在本實(shí)施例中，該共模電壓可由外部輸入來控制，即通過自共模電壓輸入端子CM所輸入的參考電壓40來控制。其余重復(fù)之處不再贅述。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種混頻器，包含一混頻模塊，用來混合一第一組差動(dòng)信號(hào)與一第二組差動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生一混合信號(hào)；一共模電壓產(chǎn)生器，耦接至該混頻模塊，用來檢測(cè)該混頻模塊的共模電壓；以及一補(bǔ)償模塊，耦接至該共模電壓產(chǎn)生器與該混頻模塊，用來依據(jù)該共模電壓補(bǔ)償該混頻模塊的操作點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的混頻器，其中，該混頻模塊另包含有多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管，用來合成該第一組差動(dòng)信號(hào)與該第二組差動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生一第一組差動(dòng)電流信號(hào)，以及一電流/電壓轉(zhuǎn)換器，耦接至該多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管，用來依據(jù)該第一組差動(dòng)電流信號(hào)產(chǎn)生該混合信號(hào)；其中，該共模電壓產(chǎn)生器是依據(jù)該第一組差動(dòng)電流信號(hào)檢測(cè)該共模電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的混頻器，其中，該補(bǔ)償模塊另包含有一偏壓電路，用來產(chǎn)生一偏壓電壓；一電壓合成電路，耦接至該偏壓電路，用來依據(jù)該共模電壓與該偏壓電壓產(chǎn)生一合成電壓；以及多個(gè)偏壓?jiǎn)卧謩e耦接至該多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管與該電壓合成電路，用來依據(jù)該合成電壓補(bǔ)償該些轉(zhuǎn)換晶體管的操作點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的混頻器，其中，該偏壓電路包含有一參考晶體管，其柵極耦接于其漏極；以及一參考電流源，耦接至該參考晶體管，用來驅(qū)動(dòng)該參考晶體管以產(chǎn)生該偏壓電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的混頻器，其中，該參考晶體管與該轉(zhuǎn)換晶體管是對(duì)應(yīng)實(shí)質(zhì)上相同的特性。
6.如權(quán)利要求2所述的混頻器，其中，該共模電壓產(chǎn)生器包含有多個(gè)共模電壓分壓電阻，用來將該第一組差動(dòng)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為該共模電壓。
7.如權(quán)利要求2所述的混頻器，其中，該共模電壓產(chǎn)生器包含有一共模電壓跟隨電路，用來與該電流/電壓轉(zhuǎn)換器形成一第一電流鏡，且該共模電壓跟隨電路包含有一第二電流鏡，其中，該第一電流鏡是耦接至該轉(zhuǎn)換晶體管，以及該第二電流鏡是耦接至該補(bǔ)償模塊。
8.一種混頻器，包含有一混頻模塊，用來混合一第一組差動(dòng)信號(hào)與一第二組差動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生一混合信號(hào)，其中，該混頻模塊依據(jù)一第一參考電壓控制該混合信號(hào)的共模電壓；以及一補(bǔ)償模塊，耦接至該混頻模塊，用來依據(jù)該第一參考電壓補(bǔ)償該混頻模塊的操作點(diǎn)偏移。
9.如權(quán)利要求8所述的混頻器，其中，該補(bǔ)償模塊另包含有一偏壓電路，用來產(chǎn)生一偏壓電壓；一電壓合成電路，耦接至該偏壓電路，用來依據(jù)該第一參考電壓與該偏壓電壓產(chǎn)生一合成電壓；以及多個(gè)偏壓?jiǎn)卧?，分別耦接至該混頻模塊與該電壓合成電路，用來依據(jù)該合成電壓補(bǔ)償該混頻模塊的操作點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的混頻器，其中，該偏壓電路包含有一參考晶體管，其柵極耦接于其漏極；以及一參考電流源，耦接至該參考晶體管，用來驅(qū)動(dòng)該參考晶體管以產(chǎn)生該偏壓電壓；其中，該參考晶體管與該混頻模塊的多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管是為對(duì)應(yīng)相同的晶體管特性。
全文摘要
一種混頻器具有一混頻模塊，用來混合一第一組差動(dòng)信號(hào)與一第二組差動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生一混合信號(hào)；一共模電壓產(chǎn)生器，耦接至該混頻模塊，用來檢測(cè)該混頻模塊的共模電壓；以及一補(bǔ)償模塊，耦接至該共模電壓產(chǎn)生器與該混頻模塊，用來依據(jù)該共模電壓補(bǔ)償該混頻模塊中多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管的操作點(diǎn)偏移。
文檔編號(hào)H04B1/26GK1741369SQ20041005792
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月26日
發(fā)明者林盈熙 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司