DE212018000151U1 - mixer circuit - Google Patents

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Abstract

Die Eigenschaft der Mischerschaltung ist: es enthält eine Transkonduktanzstufe, eine Schaltstufe und eine Laststufe, die nacheinander elektrisch verbunden sind. Die Transkonduktanzstufe verwendet einen Transkonduktanzkoeffizienten dritter Ordnung, um die Stromspiegelpaarschaltung und die Source-Degenerationsinduktivitätsstruktur zu korrigieren. Die Transkonduktanzstufe ist mit einer externen Eingabevorrichtung verbunden und mit einer HF-Spannung verbunden, um die HF-Spannung in einen HF-Strom umzuwandeln.
Die Schaltstufe ist mit dem lokalen Oszillatorsignal verbunden, und die MOS-Röhre wird unter der Steuerung des lokalen großen Signals eingeschaltet, und der Strom wird geschaltet und moduliert, um eine Frequenzumwandlung zu realisieren.
Der Laststufenwiderstand ist für die Umwandlung des umgewandelten Zwischenfrequenzstromsignals in ein Ausgangsspannungssignal verantwortlich.

Figure DE212018000151U1_0000
The property of the mixer circuit is: it includes a transconductance stage, a switching stage and a load stage, which are electrically connected one after the other. The transconductance stage uses a third-order transconductance coefficient to correct the current mirror pair circuit and the source degeneracy inductor structure. The transconductance stage is connected to an external input device and connected to an RF voltage to convert the RF voltage into an RF current.
The switching stage is connected to the local oscillator signal, and the MOS tube is turned on under the control of the local large signal, and the current is switched and modulated to realize a frequency conversion.
The on-load resistance is responsible for converting the converted intermediate frequency current signal into an output voltage signal.
Figure DE212018000151U1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung gehört zum Gebiet der integrierten Hochfrequenzschaltungen und betrifft einen aktiven Mischer, insbesondere einen Mischer mit hoher Umwandlungsverstärkung, hoher Linearität, geringem Rauschen und hoher Isolation.The invention belongs to the field of integrated high-frequency circuits and relates to an active mixer, in particular a mixer with high conversion gain, high linearity, low noise and high isolation.

HintergrundtechnologieBackground Technology

Mit der rasanten Entwicklung der drahtlosen Kommunikation sind WLAN und Bluetooth in der Arbeit der Menschen weit verbreitet, und die rasante Entwicklung der drahtlosen Kommunikation hat zu einer steigenden Nachfrage nach Kommunikationsgeräten und höheren Anforderungen an deren Leistung geführt. Der HF-Empfänger ist ein wichtiges Modul für die drahtlose Kommunikation, und seine Leistungsindikatoren wirken sich auf das gesamte drahtlose Kommunikationssystem aus. Daher muss das Design der integrierten HF-Schaltung auf Miniaturisierung, geringe Kosten, geringen Stromverbrauch, hohe Leistung und hohe Integration ausgerichtet sein. Der Mischer ist das Kernmodul des HF-Empfängers, der die Umwandlung von HF in ZF implementiert. Der aktive Mischer benötigt weniger Strom für den lokalen Oszillator und bietet eine höhere Verstärkung, wodurch die Rauschanforderungen der nachgeschalteten Schaltkreise des Mischers verringert werden. Daher ist es bei der Konstruktion des Mischers erforderlich, die Leistungsindizes wie z. B. Umwandlungsverstärkung, Rauschen, Linearität, Stromverbrauch und Isolation umfassend zu berücksichtigen.With the rapid development of wireless communication, WLAN and Bluetooth are widely used in people's work, and the rapid development of wireless communication has led to an increasing demand for communication devices and higher performance requirements. The RF receiver is an important module for wireless communication, and its performance indicators affect the entire wireless communication system. Therefore, the design of the integrated RF circuit must be designed for miniaturization, low cost, low power consumption, high performance, and high integration. The mixer is the core module of the RF receiver, which implements the conversion of RF to IF. The active mixer consumes less power for the local oscillator and provides higher gain, reducing the noise requirements of the downstream circuits of the mixer. Therefore, it is necessary in the design of the mixer, the performance indices such. B. conversion gain, noise, linearity, power consumption and isolation to take into account.

Inhalt der ErfindungContent of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aktive Mischerschaltung bereitzustellen, die das technische Problem der Erhöhung der Leistung des Mischers auf der Grundlage eines geringen Energieverbrauchs löst.It is an object of the present invention to provide an active mixer circuit which solves the technical problem of increasing the performance of the mixer based on low power consumption.

Die technische Lösung, die von der vorliegenden Erfindung übernommen wird, ist wie folgt: Eine aktive Mischerschaltung enthält eine Transkonduktanzstufe, eine Schaltstufe und eine Laststufe. Das Transkonduktanzmodul verwendet eine Transkonduktanzkoeffizientenkorrektur-Stromspiegeltechnologie dritter Ordnung, eine Rauschunterdrückungstechnologie und eine quellendegenerierte Induktivitätsstruktur und ist mit einer externen Eingabevorrichtung verbunden und mit einem Hochfrequenzspannungssignal verbunden, um das Hochfrequenzspannungssignal in ein HF-Stromsignal umzuwandeln. Die Schaltstufe ist mit dem lokalen Oszillatorsignal verbunden, und die MOS-Röhre wird unter der Steuerung des lokalen großen Signals eingeschaltet, und der Strom wird geschaltet und moduliert, um eine Frequenzumwandlung zu realisieren. Die Laststufen-RC-Schaltung ist für die Umwandlung des umgewandelten Zwischenfrequenzstromsignals in ein Ausgangsspannungssignal verantwortlich.The technical solution adopted by the present invention is as follows: An active mixer circuit includes a transconductance stage, a switching stage and a load stage. The transconductance module employs third order transconductance coefficient correction current mirror technology, a noise suppression technology and a source end generated inductance structure, and is connected to an external input device and connected to a high frequency voltage signal to convert the high frequency voltage signal into an RF current signal. The switching stage is connected to the local oscillator signal, and the MOS tube is turned on under the control of the local large signal, and the current is switched and modulated to realize a frequency conversion. The on-load RC circuit is responsible for converting the converted intermediate frequency current signal into an output voltage signal.

Die vorliegende Erfindung hat folgenden Vorteile: Die Transkonduktanzstufe besteht aus einer Transkonduktanzkoeffizientenkorrektur-Stromspiegeltechnik dritter Ordnung (M1-M10), die die Umwandlungsverstärkung und Linearität des Mischers verbessert. Gleichzeitig wird die Source-Degenerations-Induktivitätsstruktur übernommen, und die Induktivitäten L4 und L5 liefern bessere Eingangsanpassungseigenschaften und verbessern die Linearität der Schaltung. Um das Rauschen in der Eingangsstufe zu reduzieren, werden in der Transkonduktanzstufe Rauschunterdrückungstechniken eingesetzt. Die Schaltung hat eine Induktivität L1, die am gemeinsamen Source-Knoten der beiden Schaltstufen parallel geschaltet ist, um die Auswirkungen der parasitären Kapazität auf das Rauschen und die Linearität zu beseitigen. Um die Umwandlungsverstärkung des Mischers zu erhöhen, verwendet die Schaltung eine verbesserte dynamische Strominjektionstechnik, um das Flimmerrauschen zu reduzieren.The present invention has the following advantages: The transconductance stage consists of a third order transconductance coefficient correction current mirror technique ( M1 - M10 ), which improves the conversion gain and linearity of the mixer. At the same time, the source degeneracy inductance structure is adopted, and the inductors L4 and L5 provide better input matching characteristics and improve the circuit's linearity. To reduce the noise in the input stage, noise suppression techniques are used in the transconductance stage. The circuit has an inductance L1 which is connected in parallel at the common source node of the two switching stages to eliminate the effects of parasitic capacitance on noise and linearity. To increase the mixer's conversion gain, the circuit uses an improved dynamic current injection technique to reduce flicker noise.

Basierend auf den obigen technischen Lösungen kann die vorliegende Erfindung auch wie folgt verbessert werden.Based on the above technical solutions, the present invention can also be improved as follows.

Ferner umfasst die Transkonduktanzstufe einen NMOS-Transistor M1, einen NMOS-Transistor M2, einen NMOS-Transistor M3, einen NMOS-Transistor M4, einen NMOS-Transistor M9, einen NMOS-Transistor M10, einen PMOS-Transistor M5, einen NMOS-Transistor M6, einen NMOS-Transistor M7, einen NMOS-Transistor M8 und eine Induktivität L1 und eine Induktivität. L2, Induktivität L3, Induktivität L4 und Induktivität L5. Ein Ende der Induktivität L2 ist mit dem positiven Anschluss RF + des HF-Spannungssignals verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden. Die Source des NMOS-Transistors M1 ist mit der Source des NMOS-Transistors M2 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M9 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M9 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M2 ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M1 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M6 verbunden. Ein Ende des Induktors L4 ist mit der Source des NMOS-Transistors M1 verbunden und das andere Ende ist geerdet. Der Drain des PMOS-Transistors M5 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden, das Gate ist mit dem Gate des PMOS-Transistors M6 verbunden und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M6 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden.Furthermore, the transconductance stage comprises an NMOS transistor M1 , an NMOS transistor M2 , an NMOS transistor M3 , an NMOS transistor M4 , an NMOS transistor M9 , an NMOS transistor M10 , a PMOS transistor M5 , an NMOS transistor M6 , an NMOS transistor M7 , an NMOS transistor M8 and an inductance L1 and an inductance. L2 , Inductance L3 , Inductance L4 and inductance L5 , One end of the inductance L2 is connected to the positive terminal RF + of the RF voltage signal, and the other end is connected to the gate of the NMOS transistor M1 connected. The source of the NMOS transistor M1 is connected to the source of the NMOS transistor M2 connected, and the drain is connected to the drain of NMOS transistor M9 connected. The gate of the NMOS transistor M9 is connected to the drain, and the source is connected to the gate of the NMOS transistor M1 connected. The gate of the NMOS transistor M2 is connected to the gate of the NMOS transistor M1 connected, the source is connected to the source of the NMOS transistor M1 connected and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor M6 connected. One end of the inductor L4 is connected to the source of the NMOS transistor M1 connected and the other end is grounded. The drain of the PMOS transistor M5 is connected to the drain of the NMOS transistor M1 connected, the gate is connected to the gate of the PMOS transistor M6 connected and the source is with the bias V0 connected. The gate of the PMOS transistor M6 is connected to the drain, and the source is biased V0 connected.

Ein Ende der Induktivität L3 ist mit dem negativen Anschluss des HF-Spannungssignals HF-verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden. Die Source des NMOS-Transistors M3 ist mit der Source des NMOS-Transistors M4 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M10 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M10 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M4 ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M3 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M7 verbunden. Ein Ende der Induktivität L5 ist mit der Source-Stufe des NMOS-Transistors M3 verbunden und das andere Ende ist geerdet. Der Drain des PMOS-Transistors M8 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden, das Gate ist mit dem Gate des PMOS-Transistors M7 verbunden und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M7 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Ein Ende der Induktivität L1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden, und das andere Ende der Induktivität L1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden.One end of the inductance L3 is connected to the negative terminal of the RF voltage signal RF, and the other end is connected to the gate of the NMOS transistor M3 connected. The source of the NMOS transistor M3 is connected to the source of the NMOS transistor M4 connected, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M10 connected. The gate of the NMOS transistor M10 is connected to the drain, and the source is connected to the gate of the NMOS transistor M3 connected. The gate of the NMOS transistor M4 is connected to the gate of the NMOS transistor M3 connected, the source is connected to the source of the NMOS transistor M3 connected and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor M7 connected. One end of the inductance L5 is connected to the source stage of the NMOS transistor M3 connected and the other end is grounded. The drain of the PMOS transistor M8 is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected, the gate is connected to the gate of the PMOS transistor M7 connected and the source is with the bias V0 connected. The gate of the PMOS transistor M7 is connected to the drain, and the source is biased V0 connected. One end of the inductance L1 is connected to the drain of the NMOS transistor M1 connected, and the other end of the inductance L1 is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected.

Die vorteilhaften Wirkungen des weiteren Schemas: Die NMOS-Röhren M1 und M2 werden in der Transkonduktanzstufe verwendet, und die Stromspiegel M5 und M6 bilden die Stromspiegelpaarschaltung zur Korrektur des Transkonduktanzkoeffizienten dritter Ordnung. Das Ausgangsstromsignal wird zur Frequenzumsetzung in die Schaltstufe eingekoppelt. Die Linearität des Mischers kann verbessert werden, indem eine Serienrückkopplung in den passiven Komponenten der Serien der Source-Stufe der MOS-Transistoren M1, M3 der Transkonduktanzstufe des Mischers aufgebaut wird. In einigen Literaturstellen werden Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten als Rückkopplungsvorrichtungen verwendet, um die Linearität des Mischers zu verbessern. Wenn jedoch ein Widerstand verwendet wird, verursacht dieser ein zusätzliches thermisches Widerstandsrauschen, wodurch das Rauschverhalten des Mischers verringert wird. Wenn ein Kondensator oder eine Induktivität als Gegenkopplung verwendet wird, wird das Rauschverhalten nicht beeinträchtigt. Die Verwendung eines Kondensators als Rückkopplungsvorrichtung erfordert jedoch die Hinzufügung eines zusätzlichen Gleichstrompfades, so dass die Verwendung der vorliegenden Erfindung Induktoren L4, L5 als Rückkopplungsvorrichtungen verwendet. L2-L5 bildet eine bessere Impedanzanpassungsschaltung und verbessert auch die Linearität der Schaltung. Um den Einfluss der parasitären Kapazität zu beseitigen, ist eine Induktivität L1 zwischen der Transkonduktanzstufe und der Schaltstufe in Reihe geschaltet, so dass die Linearität des Mischers verbessert wird. Um das Rauschen der Eingangsstufe zu reduzieren, werden die NMOS-Transistoren M9 und M10 in der Transkonduktanzstufe verwendet, um eine Schaltung zur Unterdrückung von Eingangsrauschen zu bilden.The beneficial effects of the further scheme: the NMOS tubes M1 and M2 are used in the transconductance stage, and the current mirrors M5 and M6 form the current mirror pair circuit for correcting the transconductance coefficient of the third order. The output current signal is coupled to the frequency conversion in the switching stage. The linearity of the mixer can be improved by providing series feedback in the passive components of the series-source series of the MOS transistors M1 . M3 the transconductance stage of the mixer is constructed. In some references, resistors, capacitors and inductors are used as feedback devices to improve the linearity of the mixer. However, when a resistor is used, it causes additional thermal resistance noise, thereby reducing the noise performance of the mixer. If a capacitor or inductor is used as a negative feedback, the noise performance is not affected. However, the use of a capacitor as a feedback device requires the addition of an additional DC path so that the use of the present invention induces L4 . L5 used as feedback devices. L2 - L5 forms a better impedance matching circuit and also improves the linearity of the circuit. To eliminate the influence of the parasitic capacitance is an inductance L1 between the transconductance stage and the switching stage connected in series, so that the linearity of the mixer is improved. To reduce the noise of the input stage, the NMOS transistors M9 and M10 used in the transconductance stage to form an input noise suppression circuit.

Ferner umfasst die Schaltstufe einen NMOS-Transistor M11, einen NMOS-Transistor M12, einen NMOS-Transistor M13 und einen NMOS-Transistor M14. Das Gate des NMOS-Transistors M11 ist mit dem positiven Anschluss LO + des lokalen Oszillatorsignals verbunden, die Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden und der Drain ist mit einem Ende des Lastpegelwiderstands R1 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M12 ist mit dem negativen Anschluss LO- des Lokaloszillatorsignals verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M11 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M13 ist mit dem negativen Anschluss LO- des Lokaloszillatorsignals verbunden, die Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M14 ist mit dem negativen Anschluss LO + des Lokaloszillatorsignals verbunden, der Source-Anschluss ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden, und der Drain ist mit einem Ende des Lastpegelwiderstands R1 verbunden.Furthermore, the switching stage comprises an NMOS transistor M11 , an NMOS transistor M12 , an NMOS transistor M13 and an NMOS transistor M14 , The gate of the NMOS transistor M11 is connected to the positive terminal LO + of the local oscillator signal, the source is connected to the drain of the NMOS transistor M1 connected and the drain is at one end of the load level resistor R1 connected. The gate of the NMOS transistor M12 is connected to the negative terminal LO- of the local oscillator signal, the source is connected to the source of the NMOS transistor M11 connected and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M14 connected. The gate of the NMOS transistor M13 is connected to the negative terminal LO- of the local oscillator signal, the source is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M11 connected. The gate of the NMOS transistor M14 is connected to the negative terminal LO + of the local oscillator signal, the source terminal is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected, and the drain is connected to one end of the load level resistor R1 connected.

Die vorteilhafte Wirkung der weiteren Lösung besteht darin, dass die Schaltstufe mit dem lokalen Oszillatorsignal verbunden ist und die MOS-Röhre unter der Steuerung des lokalen großen Signals eingeschaltet wird und der Strom geschaltet und moduliert wird, um die Frequenzumwandlung zu realisieren;The advantageous effect of the further solution is that the switching stage is connected to the local oscillator signal and the MOS tube is turned on under the control of the local large signal and the current is switched and modulated to realize the frequency conversion;

Ferner umfasst die Laststufe einen Widerstand R1, einen Widerstand R2, einen Kondensator C1 und einen Kondensator C2. Ein Ende von R1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden, und das andere Ende ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende des Kondensators C1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden, und das andere Ende ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende von R2 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden, und das andere Ende ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende des Kondensators C2 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden, und das andere Ende ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Furthermore, the load stage comprises a resistor R1 , a resistance R2 , a capacitor C1 and a capacitor C2 , An end of R1 is connected to the drain of the NMOS transistor M11 connected, and the other end is connected to the supply voltage VDD connected. One end of the capacitor C1 is connected to the drain of the NMOS transistor M11 connected, and the other end is connected to the supply voltage VDD. An end of R2 is connected to the drain of the NMOS transistor M14 connected, and the other end is connected to the supply voltage VDD. One end of the capacitor C2 is connected to the drain of the NMOS transistor M14 connected, and the other end is connected to the supply voltage VDD.

Die vorteilhafte Effekt der weiteren Lösung: Wenn das Gegentaktsignal eingegeben wird, sind die Impedanzwerte der Kondensatoren C1 und C2 Wechselstrommasse, die die für die Umwandlungsverstärkung erforderliche Last liefern kann.The beneficial effect of the further solution: When the push-pull signal is input, the impedance values of the capacitors are C1 and C2 AC mass that can deliver the required load for the conversion gain.

Ferner umfasst die verbesserte Strominjektionstechnik einen PMOS-Transistor M15, einen PMOS-Transistor M16 und einen PMOS-Transistor M17. Das Gate des PMOS-Transistors M15 ist mit der Gleichvorspannung V1 verbunden, die Source ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden und der Drain ist mit der Source des PMOS-Transistors M16 verbunden. Ein Gate des PMOS-Transistors M16 ist mit einem Drain des PMOS-Transistors M17 verbunden, und ein Drain ist mit einem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M17 ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M16 verbunden, der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden und die Source ist mit der Source des PMOS-Transistors M16 verbunden.Furthermore, the improved current injection technique comprises a PMOS transistor M15 , a PMOS transistor M16 and a PMOS transistor M17 , The gate of the PMOS transistor M15 is with the DC bias V1 connected, the source is connected to the supply voltage VDD and the drain is connected to the source of the PMOS transistor M16 connected. A gate of the PMOS transistor M16 is connected to a drain of the PMOS transistor M17 and a drain is connected to a drain of the NMOS transistor M1 connected. The gate of the PMOS transistor M17 is connected to the drain of the PMOS transistor M16 connected, the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected and the source is connected to the source of the PMOS transistor M16 connected.

Die vorteilhafte Effekt der weiteren Lösung: Ein Stromimpuls wird in dem Moment erzeugt, in dem die beiden Schaltrohre gleichzeitig eingeschaltet oder geschaltet werden. Wenn ein Paar MOS-Transistoren in dem Schalterpaar eingeschaltet wird, wird das andere Paar MOS-Transistoren ausgeschaltet, und der durch die MOS-Röhre fließende Strom wird durch den Strom durch die Leitung bestimmt und trägt nicht zum Rauschen bei. Daher kann eine dynamische Strominjektionstechnik verwendet werden: Wenn der Schalter gleichzeitig auf den NMOS-Transistor eingeschaltet wird, wird die Spannung am gemeinsamen Sourceknoten der Schaltstufe minimiert und die PMOS-Transistoren M16 und M17 werden eingeschaltet und der Strom des Schalters zum gemeinsamen Sourceknoten wird gepumpt. Wenn der NMOS-Transistor des Schalterpaares nicht gleichzeitig eingeschaltet ist, ist die Spannung am gemeinsamen Sourceknoten hoch und die PMOS-Transistoren M16 und M17 sind ausgeschaltet und der Strom wird nicht gezogen. Dieses Schema kann die Amplitude des Rauschstromimpulses effektiv reduzieren, wodurch das 1 / f-Rauschen reduziert wird, und es verursacht kein zusätzliches thermisches Rauschen wie die Ruhestrominjektion. Da nur der Schalter den Strom augenblicklich extrahiert, wird im Wesentlichen kein thermisches Rauschen eingeführt.The advantageous effect of the further solution: A current pulse is generated in the moment in which the two switching tubes are switched on or switched simultaneously. When a pair of MOS transistors in the pair of switches are turned on, the other pair of MOS transistors are turned off, and the current flowing through the MOS tube is determined by the current through the line and does not contribute to the noise. Therefore, a dynamic current injection technique can be used: when the switch is simultaneously turned on to the NMOS transistor, the voltage at the common source node of the switching stage is minimized and the PMOS transistors M16 and M17 are turned on and the current of the switch to the common source node is pumped. When the NMOS transistor of the switch pair is not turned on at the same time, the voltage at the common source node is high and the PMOS transistors M16 and M17 are off and the power is not pulled. This scheme can effectively reduce the amplitude of the noise current pulse, thereby reducing 1 / f noise, and does not cause additional thermal noise, such as quiescent current injection. Since only the switch instantaneously extracts the current, essentially no thermal noise is introduced.

Figurenlistelist of figures

  • ist ein schematisches Schaltbild der vorliegenden Erfindung. is a schematic diagram of the present invention.
  • ist ein Simulationsdiagramm der Umwandlungsverstärkung mit der lokalen Oszillatorleistung in der vorliegenden Erfindung. FIG. 10 is a simulation diagram of the conversion gain with the local oscillator power in the present invention. FIG.
  • ist ein Simulationsdiagramm der Umwandlungsverstärkung als Funktion der Ausgangsfrequenz bei der vorliegenden Erfindung. Figure 4 is a simulation diagram of the conversion gain as a function of the output frequency in the present invention.
  • ist ein Graph, der das Simulationsergebnis der Rauschzahl der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 10 is a graph showing the simulation result of the noise figure of the present invention.
  • ist ein Graph, der die Ergebnisse einer Linearitätssimulation der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 10 is a graph showing the results of a linearity simulation of the present invention.

In den Zeichnungen ist die Liste der durch jedes Etikett dargestellten Teile wie folgt:
1. Transkonduktanzpegel, 2. Schaltstufe, 3. Lastpegel, 4. Strominjektionsschaltung.
In the drawings, the list of parts represented by each label is as follows:
1. Transconductance level, 2nd switching stage, 3rd load level, 4th current injection circuit.

Detaillierte ImplementierungDetailed implementation

Die Prinzipien und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.The principles and features of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

Eine aktive Mischerschaltung enthält eine Transkonduktanzstufe, eine Schaltstufe und eine Laststufe. Das Transkonduktanzmodul verwendet eine Transkonduktanzkoeffizientenkorrektur-Stromspiegeltechnologie dritter Ordnung, eine Rauschunterdrückungstechnik und eine quellendegenerierte Induktorstruktur, die mit einem externen Eingabegerät verbunden ist und mit einem HF-Spannungssignal verbunden ist, um das HF-Spannungssignal in ein HF-Stromsignal umzuwandeln. Die Schaltstufe ist mit dem lokalen Oszillatorsignal verbunden, und die MOS-Röhre wird unter der Steuerung des lokalen großen Signals eingeschaltet, und der Strom wird geschaltet und moduliert, um die Frequenzumwandlung zu realisieren. Die Laststufen-RC-Schaltung ist für die Umwandlung des umgewandelten Zwischenfrequenzstromsignals in ein Ausgangsspannungssignal verantwortlich.An active mixer circuit includes a transconductance stage, a switching stage and a load stage. The transconductance module utilizes third order transconductance coefficient correction current mirror technology, a noise suppression technique, and a source degenerated inductor structure connected to an external input device and connected to an RF voltage signal to convert the RF voltage signal to an RF current signal. The switching stage is with the local oscillator signal is connected, and the MOS tube is turned on under the control of the local large signal, and the current is switched and modulated to realize the frequency conversion. The on-load RC circuit is responsible for converting the converted intermediate frequency current signal into an output voltage signal.

Optional als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: Die Transkonduktanzstufe enthält einen NMOS-Transistor M1, einen NMOS-Transistor M2, einen NMOS-Transistor M3, einen NMOS-Transistor M4, einen NMOS-Transistor M9, einen NMOS-Transistor M10, einen PMOS-Transistor M5, einen NMOS-Transistor M6, einen NMOS-Transistor M8, eine Induktivität L1 und eine Induktivität L2. Induktivität L3, Induktivität L4 und Induktivität L5. Ein Ende der Induktivität L2 ist mit dem positiven Anschluss RF + des HF-Spannungssignals verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden. Die Source des NMOS-Transistors M1 ist mit der Source des NMOS-Transistors M2 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M9 verbunden. Das Gate des MOS-Transistors M9 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M2 ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M1 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M6 verbunden. Ein Ende des Induktors L4 ist mit der Source des NMOS-Transistors M1 verbunden und das andere Ende ist geerdet. Der Drain des PMOS-Transistors M5 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden, das Gate ist mit dem Gate des PMOS-Transistors M6 verbunden und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M6 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden.Optionally as an embodiment of the present invention: The transconductance stage includes an NMOS transistor M1 , an NMOS transistor M2 , an NMOS transistor M3 , an NMOS transistor M4 , an NMOS transistor M9 , an NMOS transistor M10 , a PMOS transistor M5 , an NMOS transistor M6 , an NMOS transistor M8 , an inductance L1 and an inductance L2 , inductance L3 , Inductance L4 and inductance L5 , One end of the inductance L2 is connected to the positive terminal RF + of the RF voltage signal, and the other end is connected to the gate of the NMOS transistor M1 connected. The source of the NMOS transistor M1 is connected to the source of the NMOS transistor M2 connected, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M9 connected. The gate of the MOS transistor M9 is connected to the drain, and the source is connected to the gate of the NMOS transistor M1 connected. The gate of the NMOS transistor M2 is connected to the gate of the NMOS transistor M1 connected, the source is connected to the source of the NMOS transistor M1 connected and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor M6 connected. One end of the inductor L4 is connected to the source of the NMOS transistor M1 connected and the other end is grounded. The drain of the PMOS transistor M5 is connected to the drain of the NMOS transistor M1 connected, the gate is connected to the gate of the PMOS transistor M6 connected and the source is with the bias V0 connected. The gate of the PMOS transistor M6 is connected to the drain, and the source is biased V0 connected.

Ein Ende der Induktivität L3 ist mit dem negativen Anschluss des HF-Spannungssignals HF-verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden. Die Source des NMOS-Transistors M3 ist mit der Source des NMOS-Transistors M4 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M10 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M10 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M4 ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M3 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M7 verbunden. Ein Ende der Induktivität L5 ist mit der Source-Stufe des NMOS-Transistors M3 verbunden und das andere Ende ist geerdet. Der Drain des PMOS-Transistors M8 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden, das Gate ist mit dem Gate des PMOS-Transistors M7 verbunden und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M7 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Ein Ende der Induktivität L1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden, und das andere Ende der Induktivität L1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden.One end of the inductance L3 is connected to the negative terminal of the RF voltage signal RF, and the other end is connected to the gate of the NMOS transistor M3 connected. The source of the NMOS transistor M3 is connected to the source of the NMOS transistor M4 connected, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M10 connected. The gate of the NMOS transistor M10 is connected to the drain, and the source is connected to the gate of the NMOS transistor M3 connected. The gate of the NMOS transistor M4 is connected to the gate of the NMOS transistor M3 connected, the source is connected to the source of the NMOS transistor M3 connected and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor M7 connected. One end of the inductance L5 is connected to the source stage of the NMOS transistor M3 connected and the other end is grounded. The drain of the PMOS transistor M8 is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected, the gate is connected to the gate of the PMOS transistor M7 connected and the source is with the bias V0 connected. The gate of the PMOS transistor M7 is connected to the drain, and the source is biased V0 connected. One end of the inductance L1 is connected to the drain of the NMOS transistor M1 connected, and the other end of the inductance L1 is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected.

In der obigen Ausführungsform verwendet die vollständig differentielle Transkonduktanzstufe einen Transkonduktanzkoeffizienten dritter Ordnung, um die Stromspiegelpaarschaltung zu korrigieren, und die MOS-Röhre arbeitet in verschiedenen Regionen, und die Transkonduktanz ist unterschiedlich. Wenn die Vorspannung des Hilfs-MOS-Transistors so eingestellt wird, dass sie im Unterschwellenbereich arbeitet, können der Transkonduktanzkoeffizient dritter Ordnung und der Transkonduktanzkoeffizient dritter Ordnung der Hauptverstärkerröhre aufgehoben werden, wodurch die Linearität der Schaltung verbessert wird. Die Linearität des Mischers wird durch Bilden einer Serienrückkopplung in der Serieninduktivität der Source-Stufe der Transkonduktanzstufen-MOS-Röhren M1 und M3 des Mischers verbessert. L2-L5 bildet eine bessere Impedanzanpassungsschaltung und verbessert auch die Linearität der Schaltung. Um den Einfluss der parasitären Kapazität zu beseitigen, ist eine Induktivität L1 zwischen der Transkonduktanzstufe und der Schaltstufe in Reihe geschaltet, so dass die Linearität des Mischers verbessert wird. Um das Rauschen der Eingangsstufe zu reduzieren, werden die NMOS-Transistoren M9 und M10 in der Transkonduktanzstufe verwendet, um eine Eingangsrauschunterdrückungsschaltung zu bilden, so dass die NMOS-Transistoren M9 und M10 in einem tiefen linearen Bereich arbeiten, der einem Widerstand äquivalent sein kann Jegliches Rauschen, das der Stromquelle zwischen den beiden Enden der Röhre entspricht, kann durch die Struktur beseitigt werden. Das durch die MOS-Röhre selbst verursachte Flimmerrauschen kann jedoch nicht vollständig beseitigt werden, und nur der einströmende Teil kann beseitigt werden, und der ausströmende Teil kann nicht. Trotzdem hat diese Struktur immer noch große Vorteile, um ein geringes Rauschen zu erzielen.In the above embodiment, the fully differential transconductance stage uses a third-order transconductance coefficient to correct the current mirror pair circuit, and the MOS tube operates in different regions, and the transconductance is different. When the bias of the auxiliary MOS transistor is set to operate in the lower threshold region, the third order transconductance coefficient and the third order transconductance coefficient of the main amplifier tube can be canceled, thereby improving the linearity of the circuit. The linearity of the mixer is achieved by forming a series feedback in the series inductance of the source stage of the transconductance stage MOS tubes M1 and M3 the mixer improved. L2-L5 forms a better impedance matching circuit and also improves the linearity of the circuit. To eliminate the influence of the parasitic capacitance is an inductance L1 between the transconductance stage and the switching stage connected in series, so that the linearity of the mixer is improved. To reduce the noise of the input stage, the NMOS transistors M9 and M10 used in the transconductance stage to form an input noise rejection circuit, so that the NMOS transistors M9 and M10 operate in a low linear range that may be equivalent to a resistance Any noise corresponding to the current source between the two ends of the tube can be removed by the structure. However, the flicker noise caused by the MOS tube itself can not be completely eliminated, and only the inflowing part can be eliminated, and the outflowing part can not. Nevertheless, this structure still has great advantages to achieve low noise.

Optional als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: Die Schaltstufe enthält einen NMOS-Transistor M11, einen NMOS-Transistor M12, einen NMOS-Transistor M13 und einen NMOS-Transistor M14. Das Gate des NMOS-Transistors M11 ist mit dem positiven Anschluss LO + des lokalen Oszillatorsignals verbunden, die Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden und der Drain ist mit einem Ende des Lastpegelwiderstands R1 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M12 ist mit dem negativen Anschluss LO- des lokalen Oszillationssignals verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M11 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M13 ist mit dem negativen Anschluss LOdes Lokaloszillatorsignals verbunden, die Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M14 ist mit dem negativen Anschluss LO + des lokalen Oszillationssignals verbunden, dessen Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden, und der Drain ist mit einem Ende des Lastpegelwiderstands R1 verbunden.Optionally as an embodiment of the present invention: The switching stage includes an NMOS transistor M11 , an NMOS transistor M12 , an NMOS transistor M13 and an NMOS transistor M14 , The gate of the NMOS transistor M11 is connected to the positive terminal LO + of the local oscillator signal, the source is connected to the drain of the NMOS transistor M1 connected and the drain is at one end of the load level resistor R1 connected. The gate of the NMOS transistor M12 is connected to the negative terminal LO- of the local oscillation signal, the source is connected to the source of the NMOS transistor M11 connected and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M14 connected. The gate of the NMOS transistor M13 is connected to the negative terminal LO of the local oscillator signal, the source is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M11 connected. The gate of the NMOS transistor M14 is connected to the negative terminal LO + of the local oscillation signal whose source is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected, and the drain is connected to one end of the load level resistor R1 connected.

In dem Beispiel ist die Schaltstufe mit dem lokalen Oszillatorsignal verbunden, und die MOS-Röhre wird unter der Steuerung des lokalen großen Signals eingeschaltet, und der Strom wird geschaltet und moduliert, um die Frequenzumwandlung zu realisieren.In the example, the switching stage is connected to the local oscillator signal, and the MOS tube is turned on under the control of the local large signal, and the current is switched and modulated to realize the frequency conversion.

Optional enthält die Laststufe als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Widerstand R1, einen Widerstand R2, einen Kondensator C1 und einen Kondensator C2. Dabei ein Ende von R1 mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden ist und das andere Ende von R1 mit der Versorgungsspannung VDD verbunden ist. Ein Ende des Kondensators C1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden, und das andere Ende des Kondensators C1 ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende von R2 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden, und das andere Ende von R2 ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende des Kondensators C2 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden, und das andere Ende des Kondensators C2 ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden.Optionally, the load stage as an embodiment of the present invention includes a resistor R1 , a resistance R2 , a capacitor C1 and a capacitor C2 , An end of R1 to the drain of the NMOS transistor M11 is connected and the other end of R1 is connected to the supply voltage VDD. One end of the capacitor C1 is connected to the drain of the NMOS transistor M11 connected, and the other end of the capacitor C1 is connected to the supply voltage VDD. An end of R2 is connected to the drain of the NMOS transistor M14 connected, and the other end of R2 is connected to the supply voltage VDD. One end of the capacitor C2 is connected to the drain of the NMOS transistor M14 connected, and the other end of the capacitor C2 is connected to the supply voltage VDD.

Wenn in dem obigen Beispiel das Differenzmodus-Signal eingegeben wird, sind die Impedanzwerte der Kondensatoren C1 und C2 Wechselstrommasse, wodurch die für die Umwandlungsverstärkung erforderliche Last bereitgestellt werden kann.In the above example, when the difference mode signal is input, the impedance values of the capacitors are C1 and C2 AC mass, whereby the load required for the conversion gain can be provided.

Optional als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: Die verbesserte Strominjektionstechnik umfasst einen PMOS-Transistor M15, einen PMOS-Transistor M16 und einen PMOS-Transistor M17. Das Gate des PMOS-Transistors M15 ist mit der Gleichvorspannung V1 verbunden, die Source ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden und der Drain ist mit der Source des PMOS-Transistors M16 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M16 ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M17 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M17 ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M16 verbunden, der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden, und die Source ist mit der Source des PMOS-Transistors M16 verbunden.Optionally as an embodiment of the present invention: The improved current injection technique comprises a PMOS transistor M15 , a PMOS transistor M16 and a PMOS transistor M17 , The gate of the PMOS transistor M15 is with the DC bias V1 connected, the source is connected to the supply voltage VDD and the drain is connected to the source of the PMOS transistor M16 connected. The gate of the PMOS transistor M16 is connected to the drain of the PMOS transistor M17 connected, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M1 connected. The gate of the PMOS transistor M17 is connected to the drain of the PMOS transistor M16 connected, the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M3 connected, and the source is connected to the source of the PMOS transistor M16 connected.

In dem obigen Beispiel wird eine dynamische Strominjektionstechnik angewendet, und ein Stromimpuls wird zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem die beiden Schaltrohre gleichzeitig eingeschaltet oder geschaltet werden. Wenn ein Paar MOS-Transistoren in dem Schalterpaar eingeschaltet wird, wird das andere Paar MOS-Transistoren ausgeschaltet, und der durch die MOS-Röhre fließende Strom wird durch den Strom durch die Leitung bestimmt und trägt nicht zum Rauschen bei. Daher kann eine dynamische Strominjektionstechnik verwendet werden: Wenn der Schalter gleichzeitig auf den NMOS-Transistor eingeschaltet wird, wird die Spannung am gemeinsamen Sourceknoten der Schaltstufe minimiert und die PMOS-Transistoren M16 und M17 werden eingeschaltet und der Strom des Schalters zum gemeinsamen Sourceknoten wird gepumpt. Wenn der NMOS-Transistor des Schalterpaares nicht gleichzeitig eingeschaltet ist, ist die Spannung am gemeinsamen Sourceknoten hoch und die PMOS-Transistoren M16 und M17 sind ausgeschaltet und der Strom wird nicht gezogen. Dieses Schema kann die Amplitude des Rauschstromimpulses effektiv reduzieren, wodurch das 1 / f-Rauschen reduziert wird, und es verursacht kein zusätzliches thermisches Rauschen wie die Ruhestrominjektion. Da nur der Schalter den Strom augenblicklich extrahiert, wird im Wesentlichen kein thermisches Rauschen eingeführt. Wir schwingen mit der parasitären Kapazität mit, indem wir einen angemessenen Wert für die Induktivität L1 einstellen. Wenn die Resonanzfrequenz mitschwingt, wird die Umwandlungsverstärkung des Mischers verbessert. Wenn der Resonanzfrequenzpunkt ausgewählt wird, wird die parasitäre Kapazität auf 1/3 der ursprünglichen reduziert und die durch die parasitäre Kapazität verursachte Nichtlinearität der zweiten Harmonischen wird minimiert. Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass die Linearität oder die Verstärkungsleistung bei einer bestimmten Frequenz gut optimiert werden kann, wenn sich der Resonanzpunkt auf einer anderen Frequenz befindet. In diesem Beispiel liegt durch Auswahl der geeigneten Induktivität L1 die Resonanzfrequenz der gesamten parasitären Kapazität mit dem gemeinsamen Quellenknoten zwischen der HF-Grundwelle und der zweiten HF-Harmonischen, und die Parameter für die Wandlungsverstärkung, das Rauschen und das Linearitätsverhalten des Mischers sind beide Kann verbessert werden.In the above example, a dynamic current injection technique is applied, and a current pulse is generated at the time when the two switching tubes are simultaneously turned on or switched. When a pair of MOS transistors in the pair of switches are turned on, the other pair of MOS transistors are turned off, and the current flowing through the MOS tube is determined by the current through the line and does not contribute to the noise. Therefore, a dynamic current injection technique can be used: when the switch is simultaneously turned on to the NMOS transistor, the voltage at the common source node of the switching stage is minimized and the PMOS transistors M16 and M17 are turned on and the current of the switch to the common source node is pumped. When the NMOS transistor of the switch pair is not turned on at the same time, the voltage at the common source node is high and the PMOS transistors M16 and M17 are off and the power is not pulled. This scheme can effectively reduce the amplitude of the noise current pulse, thereby reducing 1 / f noise, and does not cause additional thermal noise, such as quiescent current injection. Since only the switch instantaneously extracts the current, essentially no thermal noise is introduced. We resonate with the parasitic capacitance by giving a reasonable value for the inductance L1 to adjust. When the resonance frequency resonates, the conversion gain of the mixer is improved. When the resonant frequency point is selected, the parasitic capacitance is reduced to 1/3 of the original and the second harmonic non-linearity caused by the parasitic capacitance is minimized. From the above analysis, it can be seen that the linearity or gain power at a certain frequency can be well optimized when the resonance point is at a different frequency. In this example, by selecting the appropriate inductance L1 the resonant frequency of the total parasitic capacitance with the common source node between the RF fundamental and the second RF harmonics, and the parameters for the conversion gain, noise and linearity behavior of the mixer are both Can be improved.

Die Erfindung übernimmt TSMC 0.18um CMOS-Prozessparameter und simuliert die Schaltung in Cadence Spectre.Die Größenparameter der Schaltung sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Parameter der Schaltung Einheit Parameter Einheit Parameter Einheit Parameter M1, M3 40u/0.18u M11, M12 120u/0.18u C1, C2 500p M2, M4 80u/0.18u M13, M14 120u/0.18u L1 5n M5, M8 27u/0.4u M15 60u/0.4 L2, L3 3n M6, M7 3u/0.4u M16, M17 8u/0.4u L4, L5 2n M9, M10 256u/0.4u R1, R2 167 The invention accepts TSMC 0.18um CMOS process parameters and simulates the circuit in Cadence Specter. The circuit size parameters are shown in Table 1. Table 1 Parameters of the circuit unit parameter unit parameter unit parameter M1, M3 40u / 0.18u M11, M12 120u / 0.18u C1, C2 500p M2, M4 80u / 0.18u M13, M14 120u / 0.18u L1 5n M5, M8 27u / 0.4u M15 60u / 0.4 L2, L3 3n M6, M7 3u / 0.4u M16, M17 8u / 0.4u L4, L5 2n M9, M10 256u / 0.4u R1, R2 167

Der aktive Mischer der vorliegenden Erfindung wird mit der Leistung der in den letzten Jahren veröffentlichten Mischer verglichen, wie in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Aktiver Mischer der Erfindung Technologie Frequenz ( Umwandel GHz) Rauschzahlungsverst IIP3 (dB) Literatur dBm (nm) (dB) 130 2.4 13.61 20 -4.46 [1] 180 2.4 17.78 13.24 4.45 [2] 130 2.4 11.4 13.2 4.4 [3] 180 2.4 12.5 7.6 8.71 Dieser Text [1] Wei K C, Ramiah H, Vitee N. A 0.12-, 2.4-GHz CMOS Inductorless High Isolation Subharmonic Mixer With Effective Current-Reuse Transconductance[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques, 2015, 63(8):2427-2437. [2] Jiang Mei, Zhang Xing, Wang Xin‘an ua Ein hochleistungsfähiger, doppelt ausgeglichener, aktiver Mischer mit einer Quellenlast im 2,4-GHz-Band [J]. Journal of Peking University: Natural Science Edition, 2012, 48(4):538-544. [3] Yoon J, Kim H, Park C, et al. A New RF CMOS Gilbert Mixer With Improved Noise Figure and Linearity[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques, 2008, 56(3):626-631. The active mixer of the present invention is compared to the performance of the mixer published in recent years as shown in Table 2. Table 2 Active mixer of the invention Technology frequency (Convert GHz) Rauschzahlungsverst IIP3 (dB) Literature dBm (Nm) (DB) 130 2.4 13.61 20 -4.46 [1] 180 2.4 17.78 13:24 4:45 [2] 130 2.4 11.4 13.2 4.4 [3] 180 2.4 12.5 7.6 8.71 This text [1] Wei KC, Ramiah H, Vitee N. A 0.12-, 2.4-GHz CMOS Inductorless High Isolation Subharmonic Mixer With Effective Current-Reuse Transconductance [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques, 2015, 63 (8): 2427-2437. [2] Jiang Mei, Zhang Xing, Wang Xin'an, and others. A high performance, double balanced, active mixer with a 2.4GHz source load [J]. Journal of Peking University: Natural Science Edition, 2012, 48 (4): 538-544. [3] Yoon J, Kim H, Park C, et al. A New RF CMOS Gilbert Mixer With Improved Noise Figure and Linearity [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques, 2008, 56 (3): 626-631.

Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass die Schaltung der Erfindung eine einfache Struktur, eine hohe Umwandlungsverstärkung, eine gute Linearität, ein geringes Rauschen und eine hohe Portisolation aufweist.From the above analysis, it can be seen that the circuit of the invention has a simple structure, high conversion gain, good linearity, low noise, and high port isolation.

Das Obige stellt nur die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Jegliche Modifikationen, Äquivalente, Verbesserungen usw., die im Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung liegen, sollten in den Schutz der vorliegenden Erfindung einbezogen werden.The above is only the preferred embodiments of the present invention and is not intended to limit the present invention. Any modifications, equivalents, improvements, etc. that are within the spirit and scope of the present invention should be included in the protection of the present invention.

Claims (5)

Die Eigenschaft der Mischerschaltung ist: es enthält eine Transkonduktanzstufe, eine Schaltstufe und eine Laststufe, die nacheinander elektrisch verbunden sind. Die Transkonduktanzstufe verwendet einen Transkonduktanzkoeffizienten dritter Ordnung, um die Stromspiegelpaarschaltung und die Source-Degenerationsinduktivitätsstruktur zu korrigieren. Die Transkonduktanzstufe ist mit einer externen Eingabevorrichtung verbunden und mit einer HF-Spannung verbunden, um die HF-Spannung in einen HF-Strom umzuwandeln. Die Schaltstufe ist mit dem lokalen Oszillatorsignal verbunden, und die MOS-Röhre wird unter der Steuerung des lokalen großen Signals eingeschaltet, und der Strom wird geschaltet und moduliert, um eine Frequenzumwandlung zu realisieren. Der Laststufenwiderstand ist für die Umwandlung des umgewandelten Zwischenfrequenzstromsignals in ein Ausgangsspannungssignal verantwortlich.The property of the mixer circuit is: it includes a transconductance stage, a switching stage and a load stage, which are electrically connected one after the other. The transconductance stage uses a third-order transconductance coefficient to correct the current mirror pair circuit and the source degeneracy inductor structure. The transconductance stage is connected to an external input device and connected to an RF voltage to convert the RF voltage into an RF current. The switching stage is connected to the local oscillator signal, and the MOS tube is turned on under the control of the local large signal, and the current is switched and modulated to realize a frequency conversion. The on-load resistance is responsible for converting the converted intermediate frequency current signal into an output voltage signal. Nach dem Anspruch 1 hat die dargestellte Mischerschaltung die folgende Eigenschaften: Die Transkonduktanzstufe umfasst einen NMOS-Transistor M1, einen NMOS-Transistor M2, einen NMOS-Transistor M3, einen NMOS-Transistor M4, einen NMOS-Transistor M9, einen NMOS-Transistor M10, einen PMOS-Transistor M5, einen NMOS-Transistor M6, einen NMOS-Transistor M8, eine Induktivität L1 und eine Induktivität. L2, Induktor L3, Induktor L4 und Induktor L5. in Ende der Induktivität L2 ist mit dem positiven Anschluss RF + des Hochfrequenzspannungssignals verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden. Die Source des NMOS-Transistors M1 ist mit der Source des NMOS-Transistors M2 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M9 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M9 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M2 ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M1 verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M1 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M6 verbunden. Ein Ende des Induktors L4 ist mit der Source des NMOS-Transistors M1 verbunden und das andere Ende ist geerdet. Der Drain des PMOS-Transistors M5 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden, das Gate ist mit dem Gate des PMOS-Transistors M6 verbunden und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M6 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Ein Ende der Induktivität L3 ist mit dem negativen Anschluss des HF-Spannungssignals HF-verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden. Die Source des NMOS-Transistors M3 ist mit der Source des NMOS-Transistors M4 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M10 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M10 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M4 ist mit dem Gate des NMOS-Transistors M3 verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M3 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M7 verbunden. Ein Ende der Induktivität L5 ist mit der Source-Stufe des NMOS-Transistors M3 verbunden und das andere Ende ist geerdet. Der Drain des PMOS-Transistors M8 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden, das Gate ist mit dem Gate des PMOS-Transistors M7 verbunden und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M7 ist mit dem Drain verbunden, und die Source ist mit der Vorspannung V0 verbunden. Ein Ende der Induktivität L1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden, und das andere Ende der Induktivität L1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden.After this Claim 1 the illustrated mixer circuit has the following properties: The transconductance stage comprises an NMOS transistor M1, an NMOS transistor M2, an NMOS transistor M3, an NMOS transistor M4, an NMOS transistor M9, an NMOS transistor M10, a PMOS transistor M5, an NMOS transistor M6, an NMOS transistor M8, an inductor L1, and an inductor. L2, inductor L3, inductor L4 and inductor L5. in the end of the inductance L2 is connected to the positive terminal RF + of the high-frequency voltage signal, and the other end is connected to the gate of the NMOS transistor M1. The source of the NMOS transistor M1 is connected to the source of the NMOS transistor M2, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M9. The gate of the NMOS transistor M9 is connected to the drain, and the source is connected to the gate of the NMOS transistor M1. The gate of the NMOS transistor M2 is connected to the gate of the NMOS transistor M1, the source is connected to the source of the NMOS transistor M1, and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor M6. One end of the inductor L4 is connected to the source of the NMOS transistor M1, and the other end is grounded. The drain of the PMOS transistor M5 is connected to the drain of the NMOS transistor M1, the gate is connected to the gate of the PMOS transistor M6, and the source is connected to the bias voltage V0. The gate of the PMOS transistor M6 is connected to the drain, and the source is connected to the bias voltage V0. One end of the inductor L3 is connected to the negative terminal of the RF voltage signal HF, and the other end is connected to the gate of the NMOS transistor M3. The source of the NMOS transistor M3 is connected to the source of the NMOS transistor M4, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M10. The gate of the NMOS transistor M10 is connected to the drain, and the source is connected to the gate of the NMOS transistor M3. The gate of the NMOS transistor M4 is connected to the gate of the NMOS transistor M3, the source is connected to the source of the NMOS transistor M3, and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor M7. One end of the inductor L5 is connected to the source of the NMOS transistor M3, and the other end is grounded. The drain of the PMOS transistor M8 is connected to the drain of the NMOS transistor M3, the gate is connected to the gate of the PMOS transistor M7, and the source is connected to the bias voltage V0. The gate of the PMOS transistor M7 is connected to the drain, and the source is connected to the bias voltage V0. One end of the inductor L1 is connected to the drain of the NMOS transistor M1, and the other end of the inductor L1 is connected to the drain of the NMOS transistor M3. Nach dem Anspruch 2 hat die dargestellte Mischerschaltung die folgende Eigenschaften: Die Schaltstufe enthält einen NMOS-Transistor M11, einen NMOS-Transistor M12, einen NMOS-Transistor M13 und einen NMOS-Transistor M14. Das Gate des NMOS-Transistors M11 ist mit dem positiven Anschluss LO + des lokalen Oszillatorsignals verbunden, die Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden und der Drain ist mit einem Ende des Lastpegelwiderstands R1 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M12 ist mit dem negativen Anschluss LO- des lokalen Oszillationssignals verbunden, die Source ist mit der Source des NMOS-Transistors M11 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M13 ist mit dem negativen Anschluss LO- des Lokaloszillatorsignals verbunden, die Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden. Das Gate des NMOS-Transistors M14 ist mit dem negativen Anschluss LO + des lokalen Oszillationssignals verbunden, die Source ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden und der Drain ist mit einem Ende des Lastpegelwiderstands R2 verbunden.After this Claim 2 the mixer circuit shown has the following characteristics: The switching stage includes an NMOS transistor M11, an NMOS transistor M12, an NMOS transistor M13 and an NMOS transistor M14. The gate of the NMOS transistor M11 is connected to the positive terminal LO + of the local oscillator signal, the source is connected to the drain of the NMOS transistor M1, and the drain is connected to one end of the load level resistor R1. The gate of the NMOS transistor M12 is connected to the negative terminal LO- of the local oscillation signal, the source is connected to the source of the NMOS transistor M11, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M14. The gate of the NMOS transistor M13 is connected to the negative terminal LO- of the local oscillator signal, the source is connected to the drain of the NMOS transistor M3, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M11. The gate of the NMOS transistor M14 is connected to the negative terminal LO + of the local oscillation signal, the source is connected to the drain of the NMOS transistor M3, and the drain is connected to one end of the load level resistor R2. Nach dem Anspruch 3 hat die dargestellte Mischerschaltung die folgende Eigenschaften: Die Laststufe enthält einen Widerstand R1, einen Widerstand R2, einen Kondensator C1 und einen Kondensator C2. Ein Ende des Widerstands R1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden, und das andere Ende des R1 ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende des Kondensators C1 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M11 verbunden, und das andere Ende ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende des Widerstands R2 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden, und das andere Ende des R2 ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Ende des Kondensators C2 ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M14 verbunden, und das andere Ende ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden.After this Claim 3 the mixer circuit shown has the following characteristics: The load stage includes a resistor R1, a resistor R2, a capacitor C1 and a capacitor C2. One end of the resistor R1 is connected to the drain of the NMOS transistor M11, and the other end of the R1 is connected to the supply voltage VDD. One end of the capacitor C1 is connected to the drain of the NMOS transistor M11, and the other end is connected to the power supply voltage VDD. One end of the resistor R2 is connected to the drain of the NMOS transistor M14, and the other end of the R2 is connected to the supply voltage VDD. One end of the capacitor C2 is connected to the drain of the NMOS transistor M14, and the other end is connected to the power supply voltage VDD. Nach dem Anspruch 4 hat die dargestellte Mischerschaltung die folgende Eigenschaften: Die verbesserte Strominjektionstechnologie umfasst einen PMOS-Transistor M15, einen PMOS-Transistor M16 und einen PMOS-Transistor M17. Das Gate des PMOS-Transistors M15 ist mit der Gleichvorspannung V1 verbunden, die Source ist mit der Versorgungsspannung VDD verbunden und der Drain ist mit der Source des PMOS-Transistors M16 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M16 ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M17 verbunden, und der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden. Das Gate des PMOS-Transistors M17 ist mit dem Drain des PMOS-Transistors M16 verbunden, der Drain ist mit dem Drain des NMOS-Transistors M3 verbunden, und die Source ist mit der Source des PMOS-Transistors M16 verbunden.After this Claim 4 For example, the illustrated mixer circuit has the following characteristics: The improved current injection technology includes a PMOS transistor M15, a PMOS transistor M16, and a PMOS transistor M17. The gate of the PMOS transistor M15 is connected to the DC bias voltage V1, the source is connected to the supply voltage VDD, and the drain is connected to the source of the PMOS transistor M16. The gate of the PMOS transistor M16 is connected to the drain of the PMOS transistor M17, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M1. The gate of the PMOS transistor M17 is connected to the drain of the PMOS transistor M16, the drain is connected to the drain of the NMOS transistor M3, and the source is connected to the source of the PMOS transistor M16.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112117898A (en) * 2020-10-13 2020-12-22 上海波圆电子科技有限公司 Switch power supply
CN116707576A (en) * 2023-05-29 2023-09-05 北京华通时空通信技术有限公司 High-power switch filter group based on PIN diode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110890865A (en) * 2019-12-19 2020-03-17 西安航天民芯科技有限公司 Self-excited multivibrator circuit
CN112117898A (en) * 2020-10-13 2020-12-22 上海波圆电子科技有限公司 Switch power supply
CN116707576A (en) * 2023-05-29 2023-09-05 北京华通时空通信技术有限公司 High-power switch filter group based on PIN diode
CN116707576B (en) * 2023-05-29 2024-05-07 北京华通时空通信技术有限公司 High-power switch filter group based on PIN diode

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