JP2006211153A - ミキサー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電流生成回路8は入力信号の電圧に比例する電流を出力し、電荷サブサンプリング回路7は、タイミング発生ブロック6からの制御信号により、上記電流のサンプリングをキャリアの周波数と等しいサンプリング周波数で行い、サンプリングに伴う電荷の積分処理において、FIRフィルタの伝達関数の各項に、複数ウェイトから選択したウェイトによるウェイティングを施す。
【選択図】図1
Description
A 50-MHz CMOS Quadrature Charge Sampling Circuit With 66-dB SFDR、S. Karvonen et al.、IEEE International Symposium Circuits and Systems 2004、May 2004、Paper 11.5 A Discrete-Time Bluetooth Receiver in a 0.13μm Digital CMOS Process、K. Muhammad et al.、2004 IEEE International Solid-State Circuits Conference、February 2004、Paper 15.1
〔実施の形態1〕
本発明の一実施の形態について、図1ないし図9を用いて説明すれば、以下の通りである。
{a0〜a19}={1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0}
{a0〜a19}={1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0}
パターンを決めるため、コンピュータのプログラムを使うのは可能である。例えばプログラムにより、FIR係数の全てのパターンに対して妨害波の減衰量を計算することにより、減衰量の大きいパターンを検索できる。
{a0〜a19}={0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0}
{a0〜a19}={0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0}
次に、図8(a)に、図2に示す電荷サブサンプリングミキサー1のゲイン特性の理論式(上記の式)による計算値、理想素子を使った回路シミュレーション結果を示す。グラフの横軸はヘルツ(Hz)単位で表示された電荷サブサンプリングミキサー1の出力周波数、縦軸はdB単位で表示されサブサンプリングミキサーのゲインを示す。シミュレーションのパラメータは次のように設定した。
Ci=Co=500pF
N=5
M=20
{a0〜a19}={0,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1}(図6に示したパターンを使用した)
Fs=506MHz
信号の帯域=8MHz(Fc+/−4MHz)
上記の周波数パラメータはテレビチューナで使われる仕様より決定した。上記のパラメータにより、502〜510MHzにある希望信号に対して、第1妨害信号のキャリア周波数はFs+Fs/Nとなり、第1妨害信号は603.2〜611.2MHzにある。上記の周波数の信号をサブサンプリングミキサーに入力すると、出力は+/−4MHzの範囲となる。
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について、図10及び図11を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図12及び図13を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1及び2と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図14及び図15を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1ないし3と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
〔実施の形態5〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図16及び図17を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1ないし4と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
〔実施の形態6〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図18及び図19を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1ないし5と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
enable1 = LO AND enable
enable2 = nLO AND enable
この式で左の方は本実施の形態の信号、右の方は実施の形態1の信号である。つまり、本実施の形態では、実施の形態1の入力スイッチ1202と積分制御スイッチ1204とを組み合わせ、また、入力スイッチ1203と積分制御スイッチ1205とを組み合わせている。スイッチを組み合わせることより、電荷サブサンプリング回路62をgm段6201の出力に接続するスイッチが積分制御スイッチ6204・6205のみとなる。従って、スイッチの数が減少し、スイッチの寄生容量及び抵抗が小さくなるとともに、回路面積を小さくすることができる。
〔実施の形態7〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図20を用いて説明すれば、以下の通りである。
8、15,25
電流生成回路(電流源)
7、12、13、14、22、23、24、32、42、52、62、152
電荷サブサンプリング回路
151、1201、1301、1401、2501、3201、4201、5201、6201
トランスコンダクタンス段
Claims (12)
- キャリアがベースバンド信号によって変調されてなる信号を入力信号とし、前記入力信号から前記ベースバンド信号を復調するミキサーであって、
前記入力信号の電圧に比例して電流を発生する電流源と、前記電流源により発生した電流を入力とする電荷サブサンプンリング回路と、前記電荷サブサンプンリング回路による前記電流のサンプリングを制御する信号を発生する制御回路とを備え、
前記電荷サブサンプリング回路が、前記制御回路による前記サンプリングの制御で、前記入力信号から前記キャリアの周波数のN倍(Nは1より大きい整数)低い帯域に離散時間信号を生成し、前記離散時間信号の生成に伴い、前記電流を形成する電荷の積分処理で実現するFIRフィルタによりフィルタリング処理を行うミキサーにおいて、
前記電荷サブサンプンリング回路は、
前記サンプリングを前記キャリアの周波数と等しいサンプリング周波数で行い、
前記積分処理において、前記FIRフィルタの伝達関数の各項に、複数ウェイトから選択したウェイトによるウェイティングを施すことを特徴とするミキサー。 - 前記電流源は、一つの前記入力信号に対して前記電荷サブサンプリング回路の個数だけ前記電流の出力を有し、各前記出力が別々の前記電荷サブサンプリング回路の入力に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のミキサー。
- 前記電流源は、前記出力ごとに備えられるトランスコンダクタンス段によって前記電流を発生することを特徴とする請求項2に記載のミキサー。
- 前記電流源は、各前記出力に共通に備えられる一つのトランスコンダクタンス段によって前記電流を発生することを特徴とする請求項2に記載のミキサー。
- 前記電荷サブサンプリング回路は、前記電流源の出力と接続される、差動出力の+側パスと−側パスとを備え、
前記+側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第A1スイッチと第A2スイッチと第A4スイッチと、前記第A2スイッチと前記第A4スイッチとの間と、第1基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第A3スイッチと第1キャパシタとを備え、
前記−側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第A5スイッチと第A6スイッチと第A8スイッチと、前記第A6スイッチと前記第A8スイッチとの間と、第2基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第A7スイッチと第2キャパシタとを備え、
前記キャリアの周波数=前記サンプリング周波数=Fs、前記電荷サブサンプリング回路の個数をmとして、
前記第A1スイッチは周波数がFsの第1矩形信号でON/OFFが制御され、前記第A5スイッチは前記第1矩形信号と位相が180°異なる第2矩形信号でON/OFFが制御され、
前記第A2スイッチ及び前記第A6スイッチは周期がN×m/Fsの第A1デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第A4スイッチ及び前記第A8スイッチは周期がN×m/Fsの第A2デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第A3スイッチ及び前記第A7スイッチは周期がN×m/Fsの第A3デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第A1〜第A3デジタル信号の1周期の間に合計が前記周期となる期間T1、T2、及びT3が順に設けられ、
前記期間T1の間に、前記第A1デジタル信号が1と0との系列となる一方、前記第A2デジタル信号及び前記第A3デジタル信号が0となり、
前記期間T2の間に、前記第A2デジタル信号が1となる一方、前記第A1デジタル信号及び前記第A3デジタル信号が0となり、
前記期間T3の間に、前記第A3デジタル信号が1となる一方、前記第A1デジタル信号及び前記第A4デジタル信号が0となることを特徴とする請求項1に記載のミキサー。 - 前記電荷サブサンプリング回路は、第B1スイッチを含み、前記第B1スイッチを介して前記電流源の出力と接続される差動出力の+側パスと、第B2スイッチを含み、前記第B2スイッチを介して前記電流源の出力と接続される−側パスとを備え、
前記+側パスは、前記第B1スイッチと前記差動出力の+出力端子との間に並列に設けられた第1+側パスと第2+側パスとを備え、
前記−側パスは、前記第B2スイッチと前記差動出力の−出力端子との間に並列に設けられた第1−側パスと第2−側パスとを備え、
前記第1+側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第B3スイッチと第B5スイッチと、前記第B3スイッチと前記第B5スイッチとの間と、第1基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第B4スイッチと第1キャパシタとを備え、
前記第2+側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第B6スイッチと第B8スイッチと、前記第B6スイッチと前記第B8スイッチとの間と、第2基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第B7スイッチと第2キャパシタとを備え、
前記第1−側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第B9スイッチと第B11スイッチと、前記第B9スイッチと前記第B11スイッチとの間と、第3基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第B10スイッチと第3キャパシタとを備え、
前記第2−側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第B12スイッチと第B14スイッチと、前記第B12スイッチと前記第B14スイッチとの間と、第4基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第B13スイッチと第4キャパシタとを備え、
前記キャリアの周波数=前記サンプリング周波数=Fs、前記電荷サブサンプリング回路の個数をmとして、
前記第B1スイッチは周波数がFsの第1矩形信号でON/OFFが制御され、前記第B2スイッチは前記第1矩形信号と位相が180°異なる第2矩形信号でON/OFFが制御され、
前記第B3スイッチ及び前記第B9スイッチは周期がN×m/Fsの第B1デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第B6スイッチ及び前記第B12スイッチは周期がN×m/Fsの第B2デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第B5スイッチ、第B8スイッチ、第B11スイッチ、及び前記第B14スイッチは周期がN×m/Fsの第B3デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第B4スイッチ、第B7スイッチ、第B10スイッチ、及び前記第B13スイッチは周期がN×m/Fsの第B4デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第B1〜第B4デジタル信号の1周期の間に合計が前記周期となる期間T1、T2、及びT3が順に設けられ、
前記期間T1の間に、前記第B1デジタル信号及び前記第B2デジタル信号が1と0との系列となるとともに前記第B1デジタル信号と前記第B2デジタル信号とは同時に1とならない一方、前記第B3デジタル信号及び前記第B4デジタル信号が0となり、
前記期間T2の間に、前記第B3デジタル信号が1となる一方、前記第B1デジタル信号、前記第B2デジタル信号、及び前記第B4デジタル信号が0となり、
前記期間T3の間に、前記第B4デジタル信号が1となる一方、前記第B1デジタル信号、前記第B2デジタル信号、及び前記第B3デジタル信号が0となることを特徴とする請求項1に記載のミキサー。 - 前記電荷サブサンプリング回路は、第C1スイッチ及び第C2スイッチと、前記第C1スイッチを介して前記電流源の出力と接続される第1+側パス及び第2−側パスと、前記第C2スイッチを介して前記電流源の出力と接続される第1−側パス及び第2+側パスとを備え、
前記第1+側パスは、前記第C1スイッチと前記差動出力の+出力端子との間に、入力側から出力側へ向かって順に直列に接続された、第C3スイッチと第C5スイッチとを備え、前記第C3スイッチと前記第C5スイッチとの間と、第1基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第C4スイッチと第1キャパシタとを備え、
前記第1−側パスは、前記第C2スイッチと前記差動出力の−出力端子との間に、入力側から出力側へ向かって順に直列に接続された、第C6スイッチと第C8スイッチとを備え、前記第C6スイッチと前記第C8スイッチとの間と、第2基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第C7スイッチと第2キャパシタとを備え、
前記第2+側パスは、前記第C2スイッチと前記+出力端子との間に、入力側から出力側へ向かって順に直列に接続された、第C10スイッチと前記第C5スイッチとを備えるとともに、前記第C4スイッチと前記第1キャパシタとを備え、
前記第2−側パスは、前記第C1スイッチと前記−出力端子との間に、入力側から出力側へ向かって順に直列に接続された、第C9スイッチと前記第C8スイッチとを備えるとともに、前記第C7スイッチと前記第2キャパシタとを備え、
前記キャリアの周波数=前記サンプリング周波数=Fs、前記電荷サブサンプリング回路の個数をmとして、
前記第C1スイッチは周波数がFsの第1矩形信号でON/OFFが制御され、前記第C2スイッチは前記第1矩形信号と位相が180°異なる第2矩形信号でON/OFFが制御され、
前記第C3スイッチ及び前記第C6スイッチは周期がN×m/Fsの第C1デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第C9スイッチ及び前記第C10スイッチは周期がN×m/Fsの第C2デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第C5スイッチ及び第C8スイッチは周期がN×m/Fsの第C3デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第C4スイッチ及び第C7スイッチは周期がN×m/Fsの第C4デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第C1〜第C4デジタル信号の1周期の間に合計が前記周期となる期間T1、T2、及びT3が順に設けられ、
前記期間T1の間に、前記第C1デジタル信号及び前記第C2デジタル信号が1と0との系列となるとともに前記第C1デジタル信号と前記第C2デジタル信号とは同時に1とならない一方、前記第C3デジタル信号及び前記第C4デジタル信号が0となり、
前記期間T2の間に、前記第C3デジタル信号が1となる一方、前記第C1デジタル信号、前記第C2デジタル信号、及び前記第C4デジタル信号が0となり、
前記期間T3の間に、前記第C4デジタル信号が1となる一方、前記第C1デジタル信号、前記第C2デジタル信号、及び前記第C3デジタル信号が0となることを特徴とする請求項1に記載のミキサー。 - 前記電荷サブサンプリング回路は、前記電流源の出力と接続される、差動出力の+側パスと−側パスとを備え、
前記+側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第D1スイッチと第D2スイッチと第D4スイッチと、前記第D2スイッチと前記第D4スイッチとの間と、第1基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第D3スイッチと第1キャパシタとを備え、
前記−側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第D5スイッチと第D6スイッチと第D8スイッチと、前記第D6スイッチと前記第D8スイッチとの間と、第2基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第D7スイッチと第2キャパシタとを備え、
前記キャリアの周波数=前記サンプリング周波数=Fs、前記電荷サブサンプリング回路の個数をmとして、
前記第D1スイッチは周波数がFsの第1矩形信号でON/OFFが制御され、前記第D5スイッチは前記第1矩形信号と位相が180°異なる第2矩形信号でON/OFFが制御され、
前記第D2スイッチは周期がN×m/Fsの第D1デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第D6スイッチは周期がN×m/Fsの第D2デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第D4スイッチ及び第D8スイッチは周期がN×m/Fsの第D3デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第D3スイッチ及び第D7スイッチは周期がN×m/Fsの第D4デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第D1〜第D4デジタル信号の1周期の間に合計が前記周期となる期間T1、T2、及びT3が順に設けられ、
前記期間T1の間に、前記第D1デジタル信号及び前記第D2デジタル信号が1と0との系列となる一方、前記第D3デジタル信号及び前記第D4デジタル信号が0となり、
前記期間T2の間に、前記第D3デジタル信号が1となる一方、前記第D1デジタル信号、前記第D2デジタル信号、及び前記第D4デジタル信号が0となり、
前記期間T3の間に、前記第D4デジタル信号が1となる一方、前記第D1デジタル信号、前記第D2デジタル信号、及び前記第D3デジタル信号が0となることを特徴とする請求項1に記載のミキサー。 - 前記電荷サブサンプリング回路は、前記電流源の出力と接続される、差動出力の+側パスと−側パスとを備え、
前記+側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第E1スイッチと第E3スイッチと、前記第E1スイッチと前記第E3スイッチとの間と、第1基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第E2スイッチと第1キャパシタとを備え、
前記−側パスは、入力側から出力側に向かって順に直列に接続された第E4スイッチと第E6スイッチと、前記第E4スイッチと前記第E6スイッチとの間と、第2基準電圧の箇所との間にそれぞれ接続された、第E5スイッチと第2キャパシタとを備え、
前記キャリアの周波数=前記サンプリング周波数=Fs、前記電荷サブサンプリング回路の個数をmとして、
前記第E1スイッチは周期がN×m/Fsの第E1デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第E4スイッチは周期がN×m/Fsの第E2デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第E3スイッチ及び第E6スイッチは周期がN×m/Fsの第E3デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第E2スイッチ及び第E5スイッチは周期がN×m/Fsの第E4デジタル信号でON/OFFが制御され、
前記第E1〜第E4デジタル信号の1周期の間に合計が前記周期となる期間T1、T2、及びT3が順に設けられ、
前記期間T1の間に、前記第E1デジタル信号及び前記第E2デジタル信号が1と0との系列となるとともに前記第E1デジタル信号と前記第E2デジタル信号とは同時に1とならない一方、前記第E3デジタル信号及び前記第E4デジタル信号が0となり、
前記期間T2の間に、前記第E3デジタル信号が1となる一方、前記第E1デジタル信号、前記第E2デジタル信号、及び前記第E4デジタル信号が0となり、
前記期間T3の間に、前記第E4デジタル信号が1となる一方、前記第E1デジタル信号、前記第E2デジタル信号、及び前記第E3デジタル信号が0となることを特徴とする請求項1に記載のミキサー。 - T1=N×(m−1)/Fs、T2=0.5×N/Fs、T3=0.5×N/Fsであることを特徴とする請求項5ないし9のいずれかに記載のミキサー。
- 前記第1キャパシタと前記第2キャパシタとの容量は互いに等しいことを特徴とする請求項5、7、8、及び9のいずれかに記載のミキサー。
- 前記第1キャパシタと前記第3キャパシタとの容量は互いに等しく、
前記第2キャパシタと前記第4キャパシタとの容量は互いに等しく、
前記第1キャパシタ及び前記第3キャパシタと、前記第2キャパシタ及び前記第4キャパシタとの容量は互いに異なっていることを特徴とする請求項6に記載のミキサー。
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