JP2000151287A

JP2000151287A - ダブルバランスドミキサ回路

Info

Publication number: JP2000151287A
Application number: JP10318854A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tsuji; 正敏辻
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ダブルバランスドミキサ回路において、出力
信号のダイナミックレンジを大きくすると共に、周囲温
度や部品のばらつきの影響を受けないようにする。【解決手段】ダブルバランスドミキサ回路を、ダブル
バランスドミキシング部と、該ダブルバランスドミキシ
ング部の２つの出力電流を取り出し、これら両出力電流
の差電流を出力するカレントミラー回路部と、該差電流
が入力され、この差電流に応じた電圧を出力する出力回
路部とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの信号を入力
してミキサ出力を発生するダブルバランスドミキサ回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周波数変換回路、変調回路、復調回路、
位相比較回路など、種々の信号処理回路の基本回路とし
て、ダブルバランスドミキサ回路が広く使用されてい
る。

【０００３】図３は、そのようなダブルバランスドミキ
サ回路として一般的に採用されているトランジスタ型の
ダブルバランスドミキサ回路の構成を示した回路図であ
る。

【０００４】同図において、Ｑ１〜Ｑ６はＮＰＮ型トラ
ンジスタ、Ｉ１は、定電流源、Ｒ１，Ｒ２は負荷抵抗、
Ｂ１，Ｂ２は直流定電圧Ｖ１の電圧源、Ｂ３，Ｂ４は直
流定電圧Ｖ２の電圧源、Ｓ１，Ｓ２は信号源であり、そ
れぞれ図示のように接続されている。なお、この図にお
いて、各電圧は例示として、電源電圧Ｖｃｃは、３
（ｖ）、直流定電圧Ｖ１は、１.２（Ｖ）、直流定電圧
Ｖ２は、２.４（Ｖ）に設定されている。

【０００５】図３で、信号源Ｓ１，Ｓ２が印加されてい
ない場合には、各トランジスタＱ１及びＱ２，Ｑ３及び
Ｑ４，Ｑ５及びＱ６はそれぞれ動作状態がバランスして
おり、負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流ｉ１，ｉ２は共
に等しい直流定電流となっている。したがって、出力端
子ｏｕｔからは負荷抵抗Ｒ２と電流ｉ２との積に応じた
一定の直流電圧が出力されている。

【０００６】信号源Ｓ１，Ｓ２が印加されると、信号源
Ｓ１の電圧が電圧源Ｂ１の電圧Ｖ１に重畳され、また信
号源Ｓ２の電圧が電圧源Ｂ３の電圧Ｖ２に重畳される。
そして、信号源Ｓ１の電圧と信号源Ｓ２の電圧とがミキ
シングされ、負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流ｉ１，ｉ
２は信号源Ｓ１，Ｓ２に応じて変化する。その結果とし
て、出力端子ｏｕｔから信号源Ｓ１の電圧と信号源Ｓ２
の電圧とがミキシングされた電圧として出力される。

【０００７】このように構成されたダブルバランスドミ
キサ回路において、出力することができる最大出力レベ
ルＶｍａｘは次のようになる。Ｖｍａｘ＝Ｖｃｃ−（Ｖ２−Ｖｂｅ＋Ｖｓａｔ）ここで、ＶｂｅはトランジスタＱ３〜Ｑ６のベース・エ
ミッタ間電圧、Ｖｓａｔは、トランジスタＱ３〜Ｑ６の
コレクタ・エミッタ間の飽和電圧、である。この式に、
通常採用されている各数値である、Ｖｃｃ＝３（ｖ）、
Ｖ２＝２.４（ｖ）、Ｖｂｅ＝０.７（ｖ）、Ｖｓａｔ＝
０.２（ｖ）を当てはめると、Ｖｍａｘは１.１（Ｖ）と
なる。

【０００８】この最大出力レベルＶｍａｘ、１.１
（Ｖ）は、電源電圧Ｖｃｃ、３（ｖ）に対してかなり低
く、満足できる値ではない。ダブルバランスドミキサ回
路の出力ダイナミックレンジは、最大出力レベルＶｍａ
ｘにより定まるものであるから、最大出力レベルＶｍａ
ｘが小さいことは、ダブルバランスドミキサ回路の性能
を制限することになる。

【０００９】この従来のダブルバランスドミキサ回路の
最大出力レベルＶｍａｘをより大きくするには、トラン
ジスタＱ３〜Ｑ６のベースに印加している直流定電圧Ｖ
２の値を小さくすればよい。しかし、直流定電圧Ｖ２の
値を小さくするとトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ電
圧が低下することになり、トランジスタＱ１，Ｑ２が飽
和し易くなる。このため、振幅−周波数特性が悪くなる
など、ダブルバランスドミキサ回路自体が十分に機能し
なくなるため、直流定電圧Ｖ２の値を小さくすることに
は限界がある。

【００１０】また、図３の従来回路においては、前述の
最大出力レベルＶｍａｘの式からもわかるように、最大
出力レベルＶｍａｘにトランジスタＱ３〜Ｑ６のベース
・エミッタ間電圧Ｖｂｅが含まれている。このベース・
エミッタ間電圧Ｖｂｅは周囲温度によりその値が変化す
ること、トランジスタ自体の製造工程によるばらつきを
持っていることから、それらの影響を受けて最大出力レ
ベルＶｍａｘが変動することが避けられなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この最大出力レベルＶ
ｍａｘは、出力信号のダイナミックレンジを定めるもの
であり、十分なダイナミックレンジを確保するためにで
きるだけ大きい値とすることが必要である。従来回路に
おける、最大出力レベルＶｍａｘ＝１.１（Ｖ）は電源
電圧Ｖｃｃ＝３（ｖ）に対して決して十分なものではな
く、この最大出力レベルＶｍａｘ、換言すれば出力信号
のダイナミックレンジを大きくする必要がある。

【００１２】また、従来回路では、最大出力レベルＶｍ
ａｘ、すなわち出力信号のダイナミックレンジが、周囲
温度や部品のばらつきの影響を受け、ダブルバランスド
ミキサ回路の安定した動作に支障を来すことから、これ
らの影響をなくすことが必要である。

【００１３】そこで、本発明は、出力信号のダイナミッ
クレンジを大きくすると共に、周囲温度や部品のばらつ
きの影響を受けることのないダブルバランスドミキサ回
路を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
ダブルバランスドミキサ回路は、ダブルバランスドミキ
シング部と、該ダブルバランスドミキシング部の２つの
出力電流を取り出し、これら両出力電流の差電流を出力
するカレントミラー回路部と、該差電流が入力され、こ
の差電流に応じた電圧を出力する出力回路部とからなる
ことを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、ダブルバランスドミキ
サ回路の出力信号のダイナミックレンジを大きくするこ
とができると共に、周囲温度や部品のばらつきの影響を
なくすことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施例について、図
１を参照して説明する。

【００１７】図１は本発明のダブルバランスドミキサ回
路を示す図であり、ダブルバランスドミキシング部１
と、カレントミラー回路部２と、出力回路部３とから構
成されている。

【００１８】ダブルバランスドミキシング部１は、従来
の第３図におけるダブルバランスドミキサ回路から負荷
抵抗Ｒ１，Ｒ２を除いたものに相当する。したがって、
このダブルバランスドミキシング部１からは、信号源Ｓ
１と信号源Ｓ２の２つの信号がミキシングされた結果と
しての２つの出力電流ｉ１及びｉ２が端子Ｔ１，Ｔ２に
出力される。

【００１９】カレントミラー回路部２は、電源電圧Ｖｃ
ｃとダブルバランスドミキシング部１の端子Ｔ１との間
に接続され、ベースとコレクタ間が接続されたＰＮＰ型
トランジスタＱ７と、電源電圧Ｖｃｃとダブルバランス
ドミキシング部１の端子Ｔ２との間に接続され、ベース
とコレクタ間が接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ８
と、エミッタが電源電圧Ｖｃｃに、ベースが前記トラン
ジスタＱ８のベースに接続されたＰＮＰ型トランジスタ
Ｑ９と、コレクタが前記トランジスタＱ９のコレクタ
に、エミッタが接地電位にそれぞれ接続されると共に、
コレクタとベース間が接続されたＮＰＮ型トランジスタ
Ｑ１０と、エミッタが電源電圧Ｖｃｃに、ベースが前記
トランジスタＱ７のベースに、コレクタが端子Ｔ３にそ
れぞれ接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ１１と、コレ
クタが端子Ｔ３に、ベースが前記トランジスタＱ１０の
ベースに、エミッタが接地電位にそれぞれ接続されたＮ
ＰＮ型トランジスタＱ１２と、から構成されている。

【００２０】このカレントミラー回路部２において、ト
ランジスタＱ７とトランジスタＱ１１とでカレントミラ
ー回路を構成しており、同じくトランジスタＱ８とトラ
ンジスタＱ９とでカレントミラー回路を構成しており、
さらにトランジスタＱ１０とトランジスタＱ１２とでカ
レントミラー回路を構成している。

【００２１】出力回路部３は、前記端子Ｔ３と接地電位
間に抵抗Ｒ３と直流定電圧源Ｂ５とが直列に接続され、
同じく前記端子Ｔ３と接地電位間にコンデンサＣ１が接
続される。そして、前記端子Ｔ３の電位がダブルバラン
スドミキサ回路の出力として出力端子ＯＵＴから出力さ
れる。

【００２２】なお、この実施例の回路においては、直流
定電圧源Ｂ１〜Ｂ５として、電池の形態で示している
が、これらは他の電源の電圧を分圧するなどの手段によ
り得ることができるものである。

【００２３】また、各端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、説明の
便宜のために付したものであって、ダブルバランスドミ
キサ回路として、設けることが必要なものではない。

【００２４】このように構成される本発明のダブルバラ
ンスドミキサ回路の動作について説明する。

【００２５】ダブルバランスドミキシング部１の各直流
定電圧源Ｂ１〜Ｂ４の電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されている
状態で、各信号源Ｓ１，Ｓ２が印加されると、信号源Ｓ
１の電圧と信号源Ｓ２の電圧とがミキシングされる。信
号源Ｓ１と信号源Ｓ２の２つの信号がミキシングされた
結果として、電源電圧Ｖｃｃと端子Ｔ１との間に接続さ
れたトランジスタＱ７に電流ｉ１が流れ、電源電圧Ｖｃ
ｃと端子Ｔ２との間に接続されたトランジスタＱ８に電
流ｉ２が流れる。

【００２６】トランジスタＱ７とトランジスタＱ１１と
でカレントミラー回路が構成されているから、トランジ
スタＱ１１にはトランジスタＱ７に流れている電流と同
じ電流ｉ１が流れる。なお、ここでは説明のために、カ
レントミラー回路を構成する両トランジスタＱ７，Ｑ１
１に流れる電流が等しいとしているが、トランジスタの
素子寸法を異ならせることにより、両トランジスタＱ
７，Ｑ１１に流れる電流を任意の一定の比率にするとと
もできる。この点は、他のカレントミラー構成において
も同様である。

【００２７】一方、トランジスタＱ８とトランジスタＱ
９とでカレントミラー回路が構成されおり、またトラン
ジスタＱ１０とトランジスタＱ１２とでカレントミラー
回路が構成されているから、トランジスタＱ１２にはト
ランジスタＱ８に流れている電流と同じ電流ｉ２が流れ
る。

【００２８】このようにダブルバランスドミキシング部
１の出力電流ｉ１，ｉ２がカレントミラー回路で写し取
られ、これらトランジスタＱ１１に流れる電流ｉ１とト
ランジスタＱ１２に流れる電流ｉ２の差の電流（ｉ１−
ｉ２）が、カレントミラー回路部２から出力回路部３に
供給される。

【００２９】信号源Ｓ１及び信号源Ｓ２が共に印加され
ていない状態あるいはこれら両信号が全く等しい場合に
は、電流ｉ１と電流ｉ２とは等しい値となり、したがっ
て差の電流（ｉ１−ｉ２）は零である。

【００３０】しかし、信号源Ｓ１及び信号源Ｓ２に何ら
かの差があると、その差に応じて電流ｉ１と電流ｉ２と
は異なった値となり、電流ｉ１と電流ｉ２の差の電流
（ｉ１−ｉ２）が、カレントミラー回路部２から出力回
路部３に供給される。

【００３１】出力回路部３の出力端子ＯＵＴは、カレン
トミラー回路部２から供給される差の電流（ｉ１−ｉ
２）が零の時には、直流定電圧源Ｂ５のままに固定され
ている。

【００３２】信号源Ｓ１及び信号源Ｓ２に何らかの差が
ある場合には、その差の電流（ｉ１−ｉ２）が抵抗Ｒ
３、直流定電圧源Ｂ５の直列回路を介して流れる結果、
抵抗Ｒ３の電圧降下分に対応して、出力端子ＯＵＴの電
位が変動する。すなわち、信号源Ｓ１の値と信号源Ｓ２
の値とがミキシングされた結果が出力端子ＯＵＴから電
位信号として得られる。

【００３３】この本実施例のダブルバランスドミキサ回
路においては、出力することができる最大出力レベルＶ
ｍａｘは、電源電圧Ｖｃｃと接地電位間に接続されたト
ランジスタＱ１１及びトランジスタＱ１２のコレクタ・
エミッタ間電圧によってのみ制限を受けることになる。

【００３４】すなわち、出力することができる最大出力
レベルＶｍａｘは次のようになる。Ｖｍａｘ＝Ｖｃｃ−Ｖｓａｔｑ１１−Ｖｓａｔｑ１２ここで、Ｖｓａｔｑ１１は、トランジスタＱ１１のコレ
クタ・エミッタ間の飽和電圧、Ｖｓａｔｑ１２は、トラ
ンジスタＱ１２のコレクタ・エミッタ間の飽和電圧、で
ある。この式に、トランジスタのコレクタ・エミッタ間
の飽和電圧として通常採用されている数値、０.２
（ｖ）、及び電源電圧Ｖｃｃ、３（ｖ）、を当てはめる
と、Ｖｍａｘは２.６（Ｖ）となる。

【００３５】この本実施例による最大出力レベルＶｍａ
ｘ＝２.６（Ｖ）は、図３の従来の回路におけるＶｍａ
ｘ＝１.１（Ｖ）に比較して、十分に大きい値であり、
ダブルバランスドミキサ回路のダイナミックレンジを大
きくすることができる。

【００３６】さらに、最大出力レベルＶｍａｘを制限す
る要因であるトランジスタのコレクタ・エミッタ間飽和
電圧Ｖｓａｔは、トランジスタのコレクタ・エミッタ間
電圧Ｖｂｅと異なり、温度による変化がきわめて少な
く、かつトランジスタ自体の製造工程によるばらつきも
少ない。したがって、温度変化及び製造工程でのばらつ
きによる影響を受けて最大出力レベルＶｍａｘが変動す
ることがない。

【００３７】本実施例に基づいて構成したダブルバラン
スドミキサ回路における最大出力レベルＶｍａｘは、以
下のとおりである。最大出力レベルの値及びその温度変化（実測値）温度 −２５℃ ２５℃ ７５℃ 従来回路１.２ｖ(109%) １.１ｖ(100%) １.０ｖ(91%) 本発明回路２.５６ｖ(99%) ２.５８ｖ(100%) ２.６０ｖ(101%)

【００３８】これらの各数値はいずれも実測に基づく値
であり、これからも明らかなように本発明回路において
は、従来回路と比較して、最大出力レベルＶｍａｘの値
が大きくとれると共に、温度変化に起因する最大出力レ
ベルＶｍａｘの変化がきわめて小さいことが実証されて
いる。

【００３９】次に、本発明の第２実施例について、図２
を参照して説明する。

【００４０】図２は本発明のダブルバランスドミキサ回
路を示す図であり、第１の実施例である図１と異なる点
は、出力回路部３に出力バッファ構成を採用しているこ
とである。その他のダブルバランスドミキシング部１及
びカレントミラー回路部２は第１の実施例と同じであ
る。

【００４１】図２の出力回路部３は、電源電圧Ｖｃｃと
接地電位間に直列に接続され、その接続点にカレントミ
ラー回路部２からの出力信号である差電流信号（ｉ１−
ｉ２）が供給される抵抗Ｒ４，Ｒ５と、コレクタが電源
電圧Ｖｃｃに、ベースが前記抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点
に、エミッタが出力端子ＯＵＴに接続されたＮＰＮ型ト
ランジスタＱ１３と、このトランジスタのエミッタと接
地電位間に接続された抵抗とから構成されている。

【００４２】この出力回路部において、トランジスタＱ
１３と抵抗Ｒ６とでエミッタフォロア動作の出力バッフ
ァを構成しており、出力インピーダンスをその入力側と
は関係なく小さな値にできる。したがって、その入力部
としての直列抵抗Ｒ４，Ｒ５を高抵抗値の抵抗とし、一
方電流ｉ１，ｉ２の値を小さくすることができるから、
ダブルバランスドミキサ回路の消費電力を少なくするこ
とができる。

【００４３】したがって、この第２実施例によれば、図
１の第１実施例と同様に、ダブルバランスドミキサ回路
のダイナミックレンジを大きくすることができる、とい
う効果を奏することができると共に、ダブルバランスド
ミキサ回路の消費電力を少なくすることができるという
効果を奏することができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、ダブルバランスドミキ
シング部と、該ダブルバランスドミキシング部の２つの
出力電流を取り出し、これら両出力電流の差電流を出力
するカレントミラー回路部と、該差電流が入力され、こ
の差電流に応じた電圧を出力する出力回路部とからダブ
ルバランスドミキサ回路を構成したことにより、ダブル
バランスドミキサ回路の出力信号のダイナミックレンジ
を大きくすることができると共に、そのダイナミックレ
ンジが周囲温度や部品のばらつきの影響を受けないよう
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るダブルバランスドミ
キサ回路を示す図。

【図２】本発明の第２実施例に係るダブルバランスドミ
キサ回路を示す図。

【図３】従来のダブルバランスドミキサ回路を示す図。

【符号の説明】

１ダブルバランスドミキシング部２カレントミラー回路部３出力回路部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダブルバランスドミキシング部と、該ダ
ブルバランスドミキシング部の２つの出力電流を取り出
し、これら両出力電流の差電流を出力するカレントミラ
ー回路部と、該差電流が入力され、この差電流に応じた
電圧を出力する出力回路部とからなることを特徴とする
ダブルバランスドミキサ回路。