JP5233994B2 - Mixer - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信分野において高周波の受信信号を中間周波信号に引き下げたり、中間周波信号を高周波の送信信号に引き上げるミキサに関するものである。   The present invention relates to a mixer that lowers a high-frequency received signal to an intermediate frequency signal or raises an intermediate frequency signal to a high-frequency transmission signal in the wireless communication field.

図10は、従来のミキサの構成を示す図である。図10に示すように、従来、バイポーラトランジスタにより構成されるミキサが公知である(例えば、特許文献1参照。)。バイポーラトランジスタは、高周波でもトランスコンダクタンスgmが高い。それゆえ、抵抗1の抵抗値R1が小さくても、1/gmを無視することができる。ミキサの利得は、抵抗1の抵抗値R1に対する抵抗2の抵抗値R2の値、すなわち[R2/R1]で決まる。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional mixer. As shown in FIG. 10, a mixer composed of bipolar transistors is conventionally known (see, for example, Patent Document 1). Bipolar transistors have high transconductance gm even at high frequencies. Therefore, even if the resistance value R1 of the resistor 1 is small, 1 / gm can be ignored. The gain of the mixer is determined by the resistance value R2 of the resistor 2 relative to the resistance value R1 of the resistor 1, that is, [R2 / R1].

しかしながら、バイポーラトランジスタを用いると、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)構造でミキサを構成するよりも、高くなるという欠点がある。また、図10に示すミキサには、Ioの電流源が1個と2Ioの電流源が2個あるため、Ioの電流源が発するノイズをInとすると、合計で5Inのノイズが発生することになり、ノイズが大きいという欠点もある。   However, when a bipolar transistor is used, there is a drawback that it is higher than a mixer configured with a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) structure. Further, since the mixer shown in FIG. 10 has one Io current source and two 2Io current sources, if the noise generated by the Io current source is In, a total of 5In noise is generated. Therefore, there is a drawback that noise is large.

一方、CMOS構造では、トランスコンダクタンスgmが低いため、高周波回路に、バイポーラトランジスタの場合のような抵抗比で利得を決める構成を適用することができない。そこで、CMOS構造では、トランスコンダクタンスgmと抵抗2の抵抗値R2で利得を決める構成となる。この場合、利得を一定にするには、トランスコンダクタンスgmを一定に保つ必要がある。しかし、CMOSプロセスのトランスコンダクタンスgmのばらつきが、無視できないほど大きいため、図10における電流源3,4として、差動対を構成するトランジスタ5,6のトランスコンダクタンスgmのばらつきを補償し得る電流源を用いる提案がある(例えば、特許文献2参照。)。   On the other hand, since the transconductance gm is low in the CMOS structure, a configuration in which the gain is determined by the resistance ratio as in the case of the bipolar transistor cannot be applied to the high frequency circuit. Therefore, the CMOS structure has a configuration in which the gain is determined by the transconductance gm and the resistance value R2 of the resistor 2. In this case, in order to make the gain constant, it is necessary to keep the transconductance gm constant. However, since the variation in the transconductance gm of the CMOS process is so large that it cannot be ignored, the current sources 3 and 4 in FIG. (For example, refer to Patent Document 2).

米国特許第5920810号明細書(Fig.2)US Pat. No. 5,920,810 (FIG. 2) 特開平10−49244号公報(段落番号[0019]〜[0021])JP 10-49244 A (paragraph numbers [0019] to [0021])

しかしながら、トランスコンダクタンスgmのばらつきを補償する電流源を用いる構成では、トランスコンダクタンスgmのばらつきが1.5倍程度であり、これを補償するには電流値を2.3倍程度、変える必要がある。そうすると、最適な電流値からずれる分、ミキサの線形範囲が狭くなってしまう。これは、ミキサに求められる特性の一つに広い線形性があることに鑑みると、好ましくない。   However, in a configuration using a current source that compensates for the variation in transconductance gm, the variation in transconductance gm is about 1.5 times. To compensate for this, the current value needs to be changed by about 2.3 times. . As a result, the linear range of the mixer is narrowed by the amount deviated from the optimum current value. This is not preferable in view of the fact that one of the characteristics required for the mixer has a wide linearity.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広い線形性を有するCMOS構造のミキサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a CMOS-structured mixer having a wide linearity.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ミキサ回路と、このミキサ回路の出力特性の線形範囲を補償する線形範囲補償回路を備えることを特徴とする。ミキサ回路は、出力端子と電源ラインの間に接続された負荷抵抗を有する。線形範囲補償回路は、ミキサ回路の出力電圧の中点電圧に応じて、その負荷抵抗を流れる電流量を制御する。具体的には、線形範囲補償回路は、ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が所望の電圧よりも高いときに、ミキサ回路の負荷抵抗を流れる電流量を増やし、その負荷抵抗での電圧降下量が大きくなるように制御する。また、線形範囲補償回路は、ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が所望の電圧よりも低いときに、ミキサ回路の負荷抵抗を流れる電流量を減らし、その負荷抵抗での電圧降下量が小さくなるように制御する。線形範囲補償回路の出力信号は、局発信号の入力端子に対して、出力端子の反対側にフィードバックされる。また、ミキサ回路は、CMOS回路で構成される。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a mixer circuit and a linear range compensation circuit that compensates for a linear range of output characteristics of the mixer circuit. The mixer circuit has a load resistor connected between the output terminal and the power supply line. The linear range compensation circuit controls the amount of current flowing through the load resistance in accordance with the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit. Specifically, the linear range compensation circuit increases the amount of current flowing through the load resistance of the mixer circuit when the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is higher than the desired voltage, and the amount of voltage drop at the load resistance. Is controlled to be large. Further, the linear range compensation circuit reduces the amount of current flowing through the load resistance of the mixer circuit when the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is lower than the desired voltage, and the amount of voltage drop at the load resistance is reduced. To control. The output signal of the linear range compensation circuit is fed back to the opposite side of the output terminal with respect to the input terminal of the local oscillation signal. Further, the mixer circuit is composed of a CMOS circuit.

この発明によれば、ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が、広い線形範囲が得られる場合の中点電圧よりも高いときに、ミキサ回路の負荷抵抗での電圧降下量が大きくなり、線形範囲が広くなるように、ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が制御される。また、ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が、広い線形範囲が得られる場合の中点電圧よりも低いときに、ミキサ回路の負荷抵抗での電圧降下量が小さくなり、線形範囲が広くなるように、ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が制御される。   According to the present invention, when the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is higher than the midpoint voltage when a wide linear range is obtained, the amount of voltage drop at the load resistance of the mixer circuit becomes large, and the linear range Is controlled so that the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is controlled. In addition, when the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is lower than the midpoint voltage when a wide linear range is obtained, the amount of voltage drop at the load resistance of the mixer circuit becomes small and the linear range becomes wide. In addition, the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is controlled.

本発明にかかるミキサは、CMOS構造を有し、安価で、広い線形性を有するという効果を奏する。   The mixer according to the present invention has a CMOS structure, is inexpensive, and has a wide linearity.

図1は、本発明の実施例1にかかるミキサの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the mixer according to the first embodiment of the present invention. 図2は、実施例1のミキサの出力特性のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating simulation results of the output characteristics of the mixer according to the first embodiment. 図3は、実施例1のミキサの出力特性のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating simulation results of the output characteristics of the mixer according to the first embodiment. 図4は、実施例1のミキサの出力特性のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating simulation results of the output characteristics of the mixer according to the first embodiment. 図5は、比較例のミキサの出力特性のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating simulation results of output characteristics of the mixer of the comparative example. 図6は、比較例のミキサの出力特性のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of output characteristics of the mixer of the comparative example. 図7は、本発明の実施例2にかかるミキサの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the mixer according to the second embodiment of the present invention. 図8は、本発明の実施例3にかかるミキサの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the mixer according to the third embodiment of the present invention. 図9は、本発明をバッファに適用した実施例4の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment in which the present invention is applied to a buffer. 図10は、従来のミキサの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional mixer.

符号の説明Explanation of symbols

10,50,60 ミキサ
11,13,14 ミキサ回路
12,15 線形範囲補償回路
21 電流源、第1の電流源
22,23 第1の差動対
24,25 第1のカレントミラー回路
26,27 第2のカレントミラー回路
28,29 第2の差動対
30,31 第3の差動対
32,33 負荷抵抗
34 第2の電流源
35 第3の電流源
10, 50, 60 Mixer 11, 13, 14 Mixer circuit 12, 15 Linear range compensation circuit 21 Current source, first current source 22, 23 First differential pair 24, 25 First current mirror circuit 26, 27 Second current mirror circuit 28, 29 Second differential pair 30, 31 Third differential pair 32, 33 Load resistance 34 Second current source 35 Third current source

以下に、本発明にかかるミキサの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、pチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスおよびnチャネルMOSトランジスタを、それぞれ、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタとする。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a mixer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a p-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor and an n-channel MOS transistor are referred to as a PMOS transistor and an NMOS transistor, respectively. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

図1は、本発明の実施例1にかかるミキサの構成を示す図である。図1に示すように、ミキサ10は、CMOS構造のミキサ回路11と、このミキサ回路11の出力特性の線形範囲を補償する線形範囲補償回路12を備えている。   FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the mixer according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the mixer 10 includes a CMOS structure mixer circuit 11 and a linear range compensation circuit 12 that compensates for the linear range of the output characteristics of the mixer circuit 11.

ミキサ回路11は、等価的にIoの電流源となる第1のPMOSトランジスタ21と、第1の差動対を構成する第2のPMOSトランジスタ22および第3のPMOSトランジスタ23と、第1のカレントミラー回路を構成する第1のNMOSトランジスタ24および第2のNMOSトランジスタ25と、第2のカレントミラー回路を構成する第3のNMOSトランジスタ26および第4のNMOSトランジスタ27を備えている。また、ミキサ回路11は、第2の差動対を構成する第5のNMOSトランジスタ28および第6のNMOSトランジスタ29と、第3の差動対を構成する第7のNMOSトランジスタ30および第8のNMOSトランジスタ31と、第1の負荷抵抗32と、第2の負荷抵抗33を備えている。   The mixer circuit 11 includes a first PMOS transistor 21 that is equivalently a current source of Io, a second PMOS transistor 22 and a third PMOS transistor 23 that constitute a first differential pair, and a first current. A first NMOS transistor 24 and a second NMOS transistor 25 constituting a mirror circuit, and a third NMOS transistor 26 and a fourth NMOS transistor 27 constituting a second current mirror circuit are provided. In addition, the mixer circuit 11 includes a fifth NMOS transistor 28 and a sixth NMOS transistor 29 that constitute the second differential pair, and a seventh NMOS transistor 30 and an eighth NMOS that constitute the third differential pair. An NMOS transistor 31, a first load resistor 32, and a second load resistor 33 are provided.

第1のPMOSトランジスタ21のソース端子は、電源電位VDDが印加される電源ラインに接続されている。第1のPMOSトランジスタ21のゲート端子には、バイアス(bias1)が印加される。このバイアス(bias1)の値は、第1のPMOSトランジスタ21が所望の電流を流すように、適宜、選択される。第1のPMOSトランジスタ21のドレイン端子は、第2のPMOSトランジスタ22および第3のPMOSトランジスタ23の各ソース端子に接続されている。   The source terminal of the first PMOS transistor 21 is connected to a power supply line to which the power supply potential VDD is applied. A bias (bias 1) is applied to the gate terminal of the first PMOS transistor 21. The value of the bias (bias1) is appropriately selected so that the first PMOS transistor 21 passes a desired current. The drain terminal of the first PMOS transistor 21 is connected to the source terminals of the second PMOS transistor 22 and the third PMOS transistor 23.

第2のPMOSトランジスタ22のゲート端子には、入力信号INが入力する。第2のPMOSトランジスタ22のドレイン端子は、第1のNMOSトランジスタ24のドレイン端子に接続されている。第1のNMOSトランジスタ24のゲート端子は、自身のドレイン端子に接続されている。第1のNMOSトランジスタ24のソース端子は、接地電位VSSが印加される接地ラインに接続されている。   The input signal IN is input to the gate terminal of the second PMOS transistor 22. The drain terminal of the second PMOS transistor 22 is connected to the drain terminal of the first NMOS transistor 24. The gate terminal of the first NMOS transistor 24 is connected to its own drain terminal. The source terminal of the first NMOS transistor 24 is connected to a ground line to which the ground potential VSS is applied.

第3のPMOSトランジスタ23のゲート端子には、入力信号INの反転信号(以下、入力反転信号とする)INXが入力する。第3のPMOSトランジスタ23のドレイン端子は、第3のNMOSトランジスタ26のドレイン端子に接続されている。第3のNMOSトランジスタ26のゲート端子は、自身のドレイン端子に接続されている。第3のNMOSトランジスタ26のソース端子は、接地ラインに接続されている。   An inverted signal (hereinafter referred to as an input inverted signal) INX of the input signal IN is input to the gate terminal of the third PMOS transistor 23. The drain terminal of the third PMOS transistor 23 is connected to the drain terminal of the third NMOS transistor 26. The gate terminal of the third NMOS transistor 26 is connected to its own drain terminal. The source terminal of the third NMOS transistor 26 is connected to the ground line.

第1の負荷抵抗32および第2の負荷抵抗33の各一端は、電源ラインに接続されている。第1の負荷抵抗32の他端は、第5のNMOSトランジスタ28および第7のNMOSトランジスタ30の各ドレイン端子に接続されている。第2の負荷抵抗33の他端は、第8のNMOSトランジスタ31および第6のNMOSトランジスタ29の各ドレイン端子に接続されている。   One end of each of the first load resistor 32 and the second load resistor 33 is connected to a power supply line. The other end of the first load resistor 32 is connected to each drain terminal of the fifth NMOS transistor 28 and the seventh NMOS transistor 30. The other end of the second load resistor 33 is connected to each drain terminal of the eighth NMOS transistor 31 and the sixth NMOS transistor 29.

第5のNMOSトランジスタ28および第8のNMOSトランジスタ31の各ゲート端子には、局発信号Loが入力する。第6のNMOSトランジスタ29および第7のNMOSトランジスタ30の各ゲート端子には、局発信号Loの反転信号(以下、局発反転信号とする)LoXが入力する。第5のNMOSトランジスタ28のドレイン端子からは、出力信号OUTが出力される。第8のNMOSトランジスタ31のドレイン端子からは、出力信号OUTの反転信号(以下、出力反転信号とする)OUTXが出力される。   The local oscillation signal Lo is input to the gate terminals of the fifth NMOS transistor 28 and the eighth NMOS transistor 31. An inverted signal of the local oscillation signal Lo (hereinafter referred to as local oscillation inversion signal) LoX is input to the gate terminals of the sixth NMOS transistor 29 and the seventh NMOS transistor 30. An output signal OUT is output from the drain terminal of the fifth NMOS transistor 28. From the drain terminal of the eighth NMOS transistor 31, an inverted signal (hereinafter referred to as an output inverted signal) OUTX of the output signal OUT is output.

第5のNMOSトランジスタ28および第6のNMOSトランジスタ29の各ソース端子は、第2のNMOSトランジスタ25のドレイン端子に接続されている。第2のNMOSトランジスタ25のゲート端子は、第1のNMOSトランジスタ24のゲート端子に接続されている。第2のNMOSトランジスタ25のソース端子は、接地ラインに接続されている。   The source terminals of the fifth NMOS transistor 28 and the sixth NMOS transistor 29 are connected to the drain terminal of the second NMOS transistor 25. The gate terminal of the second NMOS transistor 25 is connected to the gate terminal of the first NMOS transistor 24. The source terminal of the second NMOS transistor 25 is connected to the ground line.

第8のNMOSトランジスタ31および第7のNMOSトランジスタ30の各ソース端子は、第4のNMOSトランジスタ27のドレイン端子に接続されている。第4のNMOSトランジスタ27のゲート端子は、第3のNMOSトランジスタ26のゲート端子に接続されている。第4のNMOSトランジスタ27のソース端子は、接地ラインに接続されている。   The source terminals of the eighth NMOS transistor 31 and the seventh NMOS transistor 30 are connected to the drain terminal of the fourth NMOS transistor 27. The gate terminal of the fourth NMOS transistor 27 is connected to the gate terminal of the third NMOS transistor 26. The source terminal of the fourth NMOS transistor 27 is connected to the ground line.

線形範囲補償回路12は、電流源となる第4のPMOSトランジスタ41および第5のPMOSトランジスタ42と、第3の負荷抵抗43と、第4の負荷抵抗44と、オペアンプ45を備えている。第3の負荷抵抗43の一端は、出力信号OUTの信号ラインに接続されている。第4の負荷抵抗44の一端は、出力反転信号OUTXの信号ラインに接続されている。第3の負荷抵抗43および第4の負荷抵抗44の各他端は、オペアンプ45の非反転入力端子に共通接続されている。オペアンプ45の反転入力端子には、基準電圧Vrefが印加される。   The linear range compensation circuit 12 includes a fourth PMOS transistor 41 and a fifth PMOS transistor 42 serving as a current source, a third load resistor 43, a fourth load resistor 44, and an operational amplifier 45. One end of the third load resistor 43 is connected to the signal line of the output signal OUT. One end of the fourth load resistor 44 is connected to the signal line of the output inversion signal OUTX. The other ends of the third load resistor 43 and the fourth load resistor 44 are commonly connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 45. A reference voltage Vref is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier 45.

オペアンプ45は、その出力端子から、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧と、基準電圧Vrefの差に応じた電圧を出力する。基準電圧Vrefは、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が所望の値になるように、適宜、選択される。オペアンプ45の出力端子は、第4のPMOSトランジスタ41および第5のPMOSトランジスタ42の各ゲート端子に接続されている。第4のPMOSトランジスタ41および第5のPMOSトランジスタ42の各ソース端子は、電源ラインに接続されている。第4のPMOSトランジスタ41のドレイン端子は、第2のNMOSトランジスタ25のドレイン端子に接続されている。   The operational amplifier 45 outputs a voltage corresponding to the difference between the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inverted signal OUTX and the reference voltage Vref from its output terminal. The reference voltage Vref is appropriately selected so that the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inverted signal OUTX becomes a desired value. The output terminal of the operational amplifier 45 is connected to the gate terminals of the fourth PMOS transistor 41 and the fifth PMOS transistor 42. The source terminals of the fourth PMOS transistor 41 and the fifth PMOS transistor 42 are connected to the power supply line. The drain terminal of the fourth PMOS transistor 41 is connected to the drain terminal of the second NMOS transistor 25.

第5のPMOSトランジスタ42のドレイン端子は、第4のNMOSトランジスタ27のドレイン端子に接続されている。従って、第4のPMOSトランジスタ41および第5のPMOSトランジスタ42は、それぞれ、オペアンプ45の出力電圧をバイアスとし、その電圧に応じた電流を、第2のNMOSトランジスタ25および第4のNMOSトランジスタ27を流れる電流の一部として流す。   The drain terminal of the fifth PMOS transistor 42 is connected to the drain terminal of the fourth NMOS transistor 27. Therefore, each of the fourth PMOS transistor 41 and the fifth PMOS transistor 42 uses the output voltage of the operational amplifier 45 as a bias and supplies a current corresponding to the voltage to the second NMOS transistor 25 and the fourth NMOS transistor 27. It flows as part of the flowing current.

次に、図1に示す回路の動作について説明する。第1のPMOSトランジスタ21が流す電流量を2Ioとし、その半分のIoが第1のNMOSトランジスタ24と第3のNMOSトランジスタ26にそれぞれ流れるとする。第1のNMOSトランジスタ24と第2のNMOSトランジスタ25、および第3のNMOSトランジスタ26と第4のNMOSトランジスタ27は、それぞれカレントミラー回路を構成しているので、第2のNMOSトランジスタ25および第4のNMOSトランジスタ27にもIoの電流が流れる。   Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described. It is assumed that the amount of current flowing through the first PMOS transistor 21 is 2Io, and half of the current flows through the first NMOS transistor 24 and the third NMOS transistor 26, respectively. Since the first NMOS transistor 24 and the second NMOS transistor 25, and the third NMOS transistor 26 and the fourth NMOS transistor 27 constitute a current mirror circuit, respectively, the second NMOS transistor 25 and the fourth NMOS transistor 25 The current Io also flows through the NMOS transistor 27.

オペアンプ45の出力電圧によって第4のPMOSトランジスタ41と第5のPMOSトランジスタ42が流す電流量をIbとすると、第1の負荷抵抗32を流れる電流量および第2の負荷抵抗33を流れる電流量は、[Io−Ib]となる。第1の負荷抵抗32および第2の負荷抵抗33の各抵抗値をRとすると、このRによる電圧降下量Vbは、次の(1)式で表される。Vbは、電源電位VDDと、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧との差になる。
Vb=R・(Io−Ib) ・・・(1)
When the amount of current flowing through the fourth PMOS transistor 41 and the fifth PMOS transistor 42 by the output voltage of the operational amplifier 45 is Ib, the amount of current flowing through the first load resistor 32 and the amount of current flowing through the second load resistor 33 are: , [Io-Ib]. When each resistance value of the first load resistor 32 and the second load resistor 33 is R, the voltage drop amount Vb due to R is expressed by the following equation (1). Vb is the difference between the power supply potential VDD and the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inversion signal OUTX.
Vb = R · (Io−Ib) (1)

差動対を構成する第2のPMOSトランジスタ22および第3のPMOSトランジスタ23のトランスコンダクタンスgmが高い場合、Ibがゼロであり、Ioが最小値Iminとなるときに、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が最適になるように設計する。[Io=Imin]および[Ib=0]であるので、前記(1)式より、Vbは、次の(2)式で表される。また、Iminは、次の(3)式で表される。例えば、Vbが1Vであり、Rが1kΩであれば、Iminは1mAとなる。
Vb=R・(Imin−0)=R・Imin ・・・(2)
Imin=Vb/R ・・・(3)
When the transconductance gm of the second PMOS transistor 22 and the third PMOS transistor 23 constituting the differential pair is high, when Ib is zero and Io is the minimum value Imin, the output signal OUT and the output inverted signal Design so that the midpoint voltage of OUTX is optimal. Since [Io = Imin] and [Ib = 0], Vb is expressed by the following equation (2) from the above equation (1). Further, Imin is expressed by the following equation (3). For example, if Vb is 1 V and R is 1 kΩ, Imin is 1 mA.
Vb = R · (Imin−0) = R · Imin (2)
Imin = Vb / R (3)

上述したように設計されたミキサにおいて、トランスコンダクタンスgmが典型的であり、Ioが[1.4×Imin]である場合には、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が最適になるようにIbが調整される。[Io=1.4×Imin]であるので、前記(1)式より、Vbは、次の(4)式で表される。(3)式および(4)式より、Ibは、次の(5)式で表される。従って、Vbは、次の(6)式で表される。
Vb=R・(1.4×Imin−Ib) ・・・(4)
Ib=1.4×Imin−Vb/R=1.4×Imin−Imin=0.4×Imin
・・・(5)
Vb=R・(1.4×Imin−0.4×Imin)=R・Imin ・・・(6)
In the mixer designed as described above, when the transconductance gm is typical and Io is [1.4 × Imin], the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inverted signal OUTX is optimized. Ib is adjusted as follows. Since [Io = 1.4 × Imin], Vb is expressed by the following equation (4) from the above equation (1). From the expressions (3) and (4), Ib is expressed by the following expression (5). Therefore, Vb is expressed by the following equation (6).
Vb = R · (1.4 × Imin−Ib) (4)
Ib = 1.4 × Imin−Vb / R = 1.4 × Imin−Imin = 0.4 × Imin
... (5)
Vb = R · (1.4 × Imin−0.4 × Imin) = R · Imin (6)

また、トランスコンダクタンスgmが低く、Ioが[2×Imin]である場合には、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が最適になるようにIbが調整される。[Io=2×Imin]であるので、前記(1)式より、Vbは、次の(7)式で表される。(3)式および(7)式より、Ibは、次の(8)式で表される。従って、Vbは、次の(9)式で表される。
Vb=R・(2×Imin−Ib) ・・・(7)
Ib=2×Imin−Vb/R=2×Imin−Imin=Imin ・・・(8)
Vb=R・(2×Imin−Imin)=R・Imin ・・・(9)
Further, when the transconductance gm is low and Io is [2 × Imin], Ib is adjusted so that the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inverted signal OUTX is optimized. Since [Io = 2 × Imin], Vb is expressed by the following equation (7) from the above equation (1). From the expressions (3) and (7), Ib is expressed by the following expression (8). Therefore, Vb is expressed by the following equation (9).
Vb = R · (2 × Imin−Ib) (7)
Ib = 2 × Imin−Vb / R = 2 × Imin−Imin = Imin (8)
Vb = R · (2 × Imin−Imin) = R · Imin (9)

このように、トランスコンダクタンスgmがばらついても、第1の負荷抵抗32および第2の負荷抵抗33に[Io−Ib=Imin]の電流が流れるように、線形範囲補償回路12により流れる電流の値Ibが調整される。それによって、Vbは、常に[R・Imin]の一定値に保たれる。つまり、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が常に一定値に保たれる。   Thus, even if the transconductance gm varies, the value of the current flowing through the linear range compensation circuit 12 so that the current of [Io−Ib = Imin] flows through the first load resistor 32 and the second load resistor 33. Ib is adjusted. Thereby, Vb is always kept at a constant value of [R · Imin]. That is, the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inverted signal OUTX is always kept at a constant value.

図2〜図4に、電源電圧を3Vとし、Vbを1Vとし、基準電圧Vrefを2Vとした場合について、Ioが最適である場合(図2)、トランスコンダクタンスgmの補償のためにIoが小さい場合(図3)、およびトランスコンダクタンスgmの補償のためにIoが大きい場合(図3)の出力特性のシミュレーション結果を示す。これらの図に示すように、いずれの場合においても、線形範囲補償回路12により、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が2Vに調整され、それによって、1.8Vの広い線形範囲が得られていることがわかる。   2 to 4, when the power supply voltage is 3 V, Vb is 1 V, and the reference voltage Vref is 2 V, when Io is optimal (FIG. 2), Io is small for compensating the transconductance gm. The simulation result of the output characteristic in the case (FIG. 3) and the case where Io is large for the compensation of the transconductance gm (FIG. 3) is shown. As shown in these figures, in any case, the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inversion signal OUTX is adjusted to 2 V by the linear range compensation circuit 12, so that a wide linear range of 1.8 V is obtained. It turns out that it is obtained.

比較のため、図1に示す回路から線形範囲補償回路12を除いた構成のミキサについて、同様のシミュレーションを行った結果を図5および図6に示す。トランジスタのサイズや負荷抵抗の抵抗値など、ミキサの電気的特性を決めるパラメータは、図1に示すミキサのシミュレーション時と同じである。Ioが最適である場合のシミュレーション結果は、図2と同様であり、1.8Vの線形範囲が得られる。   For comparison, FIGS. 5 and 6 show the results of a similar simulation performed on a mixer having a configuration in which the linear range compensation circuit 12 is removed from the circuit shown in FIG. The parameters that determine the electrical characteristics of the mixer, such as the size of the transistor and the resistance value of the load resistance, are the same as in the simulation of the mixer shown in FIG. The simulation result when Io is optimal is the same as in FIG. 2, and a linear range of 1.8 V is obtained.

それに対して、図5に示すように、トランスコンダクタンスgmの補償のためにIoが小さい場合には、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が2.3Vになり、線形範囲が1.1Vと狭くなってしまう。また、図6に示すように、トランスコンダクタンスgmの補償のためにIoが大きい場合には、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が1.5Vになり、線形範囲が1.0Vとさらに狭くなってしまう。   On the other hand, as shown in FIG. 5, when Io is small to compensate for transconductance gm, the midpoint voltage of output signal OUT and output inversion signal OUTX is 2.3 V, and the linear range is 1. It becomes as narrow as 1V. Further, as shown in FIG. 6, when Io is large to compensate for the transconductance gm, the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inversion signal OUTX is 1.5V, and the linear range is 1.0V. It gets narrower.

図7は、本発明の実施例2にかかるミキサの構成を示す図である。図7に示すように、実施例2は、ミキサ50のミキサ回路13の構成が実施例1と異なる。以下、実施例1と異なる構成についてのみ説明し、実施例1と同様の構成については実施例1と同一の符号を付して重複する説明を省略する。   FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the mixer according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the mixer circuit 13 of the mixer 50. Hereinafter, only the configuration different from that of the first embodiment will be described, and the same configuration as that of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and redundant description will be omitted.

ミキサ回路13には、第1のカレントミラー回路(第1のNMOSトランジスタと第2のNMOSトランジスタ)および第2のカレントミラー回路(第3のNMOSトランジスタと第4のNMOSトランジスタ)が設けられていない。その代わりに、ミキサ回路13は、第9のNMOSトランジスタ34および第10のNMOSトランジスタ35を電流源として有する。   The mixer circuit 13 is not provided with the first current mirror circuit (first NMOS transistor and second NMOS transistor) and the second current mirror circuit (third NMOS transistor and fourth NMOS transistor). . Instead, the mixer circuit 13 includes a ninth NMOS transistor 34 and a tenth NMOS transistor 35 as current sources.

第9のNMOSトランジスタ34において、そのドレイン端子およびソース端子は、それぞれ、第2のPMOSトランジスタ22のドレイン端子および接地ラインに接続されている。第9のNMOSトランジスタ34のゲート端子には、バイアス(bias2)が印加される。第10のNMOSトランジスタ35において、そのドレイン端子およびソース端子は、それぞれ、第3のPMOSトランジスタ23のドレイン端子および接地ラインに接続されている。第9のNMOSトランジスタ34のゲート端子には、バイアス(bias2)が印加される。このバイアス(bias2)の値は、第9のNMOSトランジスタ34および第10のNMOSトランジスタ35が所望の電流を流すように、適宜、選択される。   In the ninth NMOS transistor 34, its drain terminal and source terminal are connected to the drain terminal of the second PMOS transistor 22 and the ground line, respectively. A bias (bias2) is applied to the gate terminal of the ninth NMOS transistor. The drain terminal and the source terminal of the tenth NMOS transistor 35 are connected to the drain terminal and the ground line of the third PMOS transistor 23, respectively. A bias (bias2) is applied to the gate terminal of the ninth NMOS transistor. The value of the bias (bias2) is appropriately selected so that the ninth NMOS transistor 34 and the tenth NMOS transistor 35 pass a desired current.

また、第2の差動対を構成する第5のNMOSトランジスタ28および第6のNMOSトランジスタ29の各ソース端子は、第9のNMOSトランジスタ34のドレイン端子に接続されている。第3の差動対を構成する第7のNMOSトランジスタ30および第8のNMOSトランジスタ31の各ソース端子は、第10のNMOSトランジスタ35のドレイン端子に接続されている。さらに、線形範囲補償回路12の第4のPMOSトランジスタ41のドレイン端子は、第9のNMOSトランジスタ34のドレイン端子に接続されている。線形範囲補償回路12の第5のPMOSトランジスタ42のドレイン端子は、第10のNMOSトランジスタ35のドレイン端子に接続されている。   Further, the source terminals of the fifth NMOS transistor 28 and the sixth NMOS transistor 29 constituting the second differential pair are connected to the drain terminal of the ninth NMOS transistor 34. The source terminals of the seventh NMOS transistor 30 and the eighth NMOS transistor 31 constituting the third differential pair are connected to the drain terminal of the tenth NMOS transistor 35. Further, the drain terminal of the fourth PMOS transistor 41 of the linear range compensation circuit 12 is connected to the drain terminal of the ninth NMOS transistor 34. The drain terminal of the fifth PMOS transistor 42 of the linear range compensation circuit 12 is connected to the drain terminal of the tenth NMOS transistor 35.

次に、図7に示す回路の動作について説明する。第1のPMOSトランジスタ21が流す電流量を2Ioとし、その半分のIoが第9のNMOSトランジスタ34と第10のNMOSトランジスタ35へそれぞれ流れるとする。また、第9のNMOSトランジスタ34および第10のNMOSトランジスタ35が2Ioの電流を流すとする。この場合、第2の差動対(第5のNMOSトランジスタ28と第6のNMOSトランジスタ29)および第4のPMOSトランジスタ41から第9のNMOSトランジスタ34のドレイン端子へIoの電流が流れる。同様に、第3の差動対(第7のNMOSトランジスタ30と第8のNMOSトランジスタ31)および第5のPMOSトランジスタ42から第10のNMOSトランジスタ35のドレイン端子へIoの電流が流れる。   Next, the operation of the circuit shown in FIG. 7 will be described. It is assumed that the amount of current flowing through the first PMOS transistor 21 is 2Io, and half of the current flows through the ninth NMOS transistor 34 and the tenth NMOS transistor 35, respectively. Further, it is assumed that the ninth NMOS transistor 34 and the tenth NMOS transistor 35 pass a current of 2 Io. In this case, the current Io flows from the second differential pair (the fifth NMOS transistor 28 and the sixth NMOS transistor 29) and the fourth PMOS transistor 41 to the drain terminal of the ninth NMOS transistor 34. Similarly, the current Io flows from the third differential pair (the seventh NMOS transistor 30 and the eighth NMOS transistor 31) and the fifth PMOS transistor 42 to the drain terminal of the tenth NMOS transistor 35.

第4のPMOSトランジスタ41および第5のPMOSトランジスタ42が流す電流量をIbとすると、第1の負荷抵抗32を流れる電流および第2の負荷抵抗33を流れる電流の各値は、実施例1と同様に、[Io−Ib]となる。これより、第1の負荷抵抗32および第2の負荷抵抗33の各抵抗値をRとすると、前記(1)式が得られる。従って、実施例1と同様に、実施例2においても、トランスコンダクタンスgmが高い場合、典型的である場合および低い場合について、前記(2)式〜(9)式が成り立つので、トランスコンダクタンスgmがばらついても、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が常に一定値に保たれる。   Assuming that the current flowing through the fourth PMOS transistor 41 and the fifth PMOS transistor 42 is Ib, the values of the current flowing through the first load resistor 32 and the current flowing through the second load resistor 33 are the same as those in the first embodiment. Similarly, [Io-Ib] is obtained. Thus, when each resistance value of the first load resistor 32 and the second load resistor 33 is R, the above equation (1) is obtained. Accordingly, in the same manner as in the first embodiment, in the second embodiment, when the transconductance gm is high, the above formulas (2) to (9) are established for the typical case and the low case, so that the transconductance gm is Even if there is a variation, the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inverted signal OUTX is always kept at a constant value.

図8は、本発明の実施例3にかかるミキサの構成を示す図である。図8に示すように、実施例3は、ミキサ60のミキサ回路14および線形範囲補償回路15の構成が実施例1と異なる。以下、実施例1と異なる構成についてのみ説明し、実施例1と同様の構成については実施例1と同一の符号を付して重複する説明を省略する。   FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the mixer according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the mixer circuit 14 and the linear range compensation circuit 15 of the mixer 60. Hereinafter, only the configuration different from that of the first embodiment will be described, and the same configuration as that of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and redundant description will be omitted.

ミキサ回路14において、第11のNMOSトランジスタ36と第12のNMOSトランジスタ37が追加されている。第11のNMOSトランジスタ36のドレイン端子は、第1のカレントミラー回路を構成する第1のNMOSトランジスタ24のドレイン端子に接続されている。第12のNMOSトランジスタ37のドレイン端子は、第2のカレントミラー回路を構成する第3のNMOSトランジスタ26のドレイン端子に接続されている。第11のNMOSトランジスタ36および第12のNMOSトランジスタ37の各ゲート端子は、線形範囲補償回路15のオペアンプ45の出力端子に接続されている。   In the mixer circuit 14, an eleventh NMOS transistor 36 and a twelfth NMOS transistor 37 are added. The drain terminal of the eleventh NMOS transistor 36 is connected to the drain terminal of the first NMOS transistor 24 constituting the first current mirror circuit. The drain terminal of the twelfth NMOS transistor 37 is connected to the drain terminal of the third NMOS transistor 26 constituting the second current mirror circuit. The gate terminals of the eleventh NMOS transistor 36 and the twelfth NMOS transistor 37 are connected to the output terminal of the operational amplifier 45 of the linear range compensation circuit 15.

従って、第11のNMOSトランジスタ36および第12のNMOSトランジスタ37は、それぞれ、オペアンプ45の出力電圧をバイアスとし、その電圧に応じた電流を流す。第11のNMOSトランジスタ36および第12のNMOSトランジスタ37の各ソース端子は、接地ラインに接続されている。線形範囲補償回路15においては、オペアンプ45の非反転入力端子に基準電圧Vrefが印加され、反転入力端子に第3の負荷抵抗43の他端と第4の負荷抵抗44の他端が共通接続されている。線形範囲補償回路15は、第4のPMOSトランジスタおよび第5のPMOSトランジスタのない構成となっている。   Accordingly, each of the eleventh NMOS transistor 36 and the twelfth NMOS transistor 37 uses the output voltage of the operational amplifier 45 as a bias, and passes a current corresponding to the voltage. The source terminals of the eleventh NMOS transistor 36 and the twelfth NMOS transistor 37 are connected to the ground line. In the linear range compensation circuit 15, the reference voltage Vref is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 45, and the other end of the third load resistor 43 and the other end of the fourth load resistor 44 are commonly connected to the inverting input terminal. ing. The linear range compensation circuit 15 is configured without the fourth PMOS transistor and the fifth PMOS transistor.

次に、図8に示す回路の動作について説明する。第1のPMOSトランジスタ21が流す電流量を2Ioとし、その半分のIoが第1のNMOSトランジスタ24と第3のNMOSトランジスタ26へ向かってそれぞれ流れるとする。また、オペアンプ45の出力電圧によって第11のNMOSトランジスタ36と第12のNMOSトランジスタ37が流す電流量をIbとする。   Next, the operation of the circuit shown in FIG. 8 will be described. It is assumed that the amount of current flowing through the first PMOS transistor 21 is 2Io, and half of the current flows toward the first NMOS transistor 24 and the third NMOS transistor 26, respectively. Further, the amount of current flowing through the eleventh NMOS transistor 36 and the twelfth NMOS transistor 37 by the output voltage of the operational amplifier 45 is defined as Ib.

この場合、第2のPMOSトランジスタ22および第3のPMOSトランジスタ23の各ドレイン端子から流れるIoの電流のうち、Ibが第11のNMOSトランジスタ36および第12のNMOSトランジスタ37へ流れることになる。つまり、第1のNMOSトランジスタ24および第3のNMOSトランジスタ26には、[Io−Ib]の電流が流れることになり、それらとカレントミラー回路を構成する第2のNMOSトランジスタ25および第4のNMOSトランジスタ27に流れる電流も[Io−Ib]となる。   In this case, of the current Io flowing from the drain terminals of the second PMOS transistor 22 and the third PMOS transistor 23, Ib flows to the eleventh NMOS transistor 36 and the twelfth NMOS transistor 37. That is, the current of [Io−Ib] flows through the first NMOS transistor 24 and the third NMOS transistor 26, and the second NMOS transistor 25 and the fourth NMOS constituting the current mirror circuit with them. The current flowing through the transistor 27 is also [Io−Ib].

従って、第1の負荷抵抗32を流れる電流および第2の負荷抵抗33を流れる電流の各値は、実施例1と同様に、[Io−Ib]となる。これより、第1の負荷抵抗32および第2の負荷抵抗33の各抵抗値をRとすると、前記(1)式が得られる。従って、実施例1と同様に、実施例3においても、トランスコンダクタンスgmが高い場合、典型的である場合および低い場合について、前記(2)式〜(9)式が成り立つので、トランスコンダクタンスgmがばらついても、出力信号OUTおよび出力反転信号OUTXの中点電圧が常に一定値に保たれる。   Therefore, each value of the current flowing through the first load resistor 32 and the current flowing through the second load resistor 33 is [Io−Ib] as in the first embodiment. Thus, when each resistance value of the first load resistor 32 and the second load resistor 33 is R, the above equation (1) is obtained. Accordingly, in the same manner as in the first embodiment, in the third embodiment, when the transconductance gm is high, the cases where the transconductance gm is typical, and the case where the transconductance gm is low, the expressions (2) to (9) hold. Even if there is a variation, the midpoint voltage of the output signal OUT and the output inverted signal OUTX is always kept at a constant value.

図9は、本発明にかかる線形範囲補償回路をバッファに適用した実施例4の構成を示す図である。図9に示すように、バッファ70は、バッファ回路16と線形範囲補償回路12を備えている。バッファ回路16の構成は、一部を除いて、実施例1のミキサ回路11の構成と同じである。線形範囲補償回路12は、実施例1と同じ構成のものである。以下、実施例1と異なる構成についてのみ説明し、実施例1と同様の構成については実施例1と同一の符号を付して重複する説明を省略する。   FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment in which the linear range compensation circuit according to the present invention is applied to a buffer. As shown in FIG. 9, the buffer 70 includes a buffer circuit 16 and a linear range compensation circuit 12. The configuration of the buffer circuit 16 is the same as that of the mixer circuit 11 of the first embodiment except for a part. The linear range compensation circuit 12 has the same configuration as that of the first embodiment. Hereinafter, only the configuration different from that of the first embodiment will be described, and the same configuration as that of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and redundant description will be omitted.

バッファ回路16には、第2の差動対(第5のNMOSトランジスタおよび第6のNMOSトランジスタ)および第3の差動対(第7のNMOSトランジスタおよび第8のNMOSトランジスタ)が設けられていない。その代わりに、バッファ回路16は、第13のNMOSトランジスタ38および第14のNMOSトランジスタ39を有する。   The buffer circuit 16 is not provided with the second differential pair (fifth NMOS transistor and sixth NMOS transistor) and the third differential pair (seventh NMOS transistor and eighth NMOS transistor). . Instead, the buffer circuit 16 has a thirteenth NMOS transistor 38 and a fourteenth NMOS transistor 39.

第13のNMOSトランジスタ38において、そのドレイン端子およびソース端子は、それぞれ、第1の負荷抵抗32の他端および第2のNMOSトランジスタ25のドレイン端子に接続されている。第13のNMOSトランジスタ38のドレイン端子からは、出力信号OUTが出力される。第13のNMOSトランジスタ38のゲート端子には、バイアス(bias2)が印加される。   In the thirteenth NMOS transistor 38, the drain terminal and the source terminal are connected to the other end of the first load resistor 32 and the drain terminal of the second NMOS transistor 25, respectively. An output signal OUT is output from the drain terminal of the thirteenth NMOS transistor 38. A bias (bias 2) is applied to the gate terminal of the thirteenth NMOS transistor 38.

第14のNMOSトランジスタ39において、そのドレイン端子およびソース端子は、それぞれ、第2の負荷抵抗33の他端および第4のNMOSトランジスタ27のドレイン端子に接続されている。第14のNMOSトランジスタ39のドレイン端子からは、出力反転信号OUTXが出力される。第14のNMOSトランジスタ39のゲート端子には、バイアス(bias2)が印加される。このバイアス(bias2)の値は、第13のNMOSトランジスタ38および第14のNMOSトランジスタ39が所望の電流を流すように、適宜、選択される。図9に示す回路の動作については、実施例1と同じであるので、説明を省略する。   In the fourteenth NMOS transistor 39, the drain terminal and the source terminal are connected to the other end of the second load resistor 33 and the drain terminal of the fourth NMOS transistor 27, respectively. An output inversion signal OUTX is output from the drain terminal of the fourteenth NMOS transistor 39. A bias (bias 2) is applied to the gate terminal of the fourteenth NMOS transistor 39. The value of the bias (bias2) is appropriately selected so that the thirteenth NMOS transistor 38 and the fourteenth NMOS transistor 39 pass a desired current. Since the operation of the circuit shown in FIG. 9 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

実施例1〜3によれば、ミキサ回路11,13,14の出力電圧の中点電圧が、広い線形範囲が得られる場合の中点電圧よりも高いときに、負荷抵抗32,33での電圧降下量が大きくなり、線形範囲が広くなるように、ミキサ回路11,13,14の出力電圧の中点電圧が制御される。また、ミキサ回路11,13,14の出力電圧の中点電圧が、広い線形範囲が得られる場合の中点電圧よりも低いときに、負荷抵抗32,33での電圧降下量が小さくなり、線形範囲が広くなるように、ミキサ回路11,13,14の出力電圧の中点電圧が制御される。従って、CMOS構造を有し、安価で、広い線形性を有するミキサ10,50,60が得られるという効果を奏する。実施例4のバッファ70においても同様の効果が得られる。   According to the first to third embodiments, when the midpoint voltage of the output voltages of the mixer circuits 11, 13, and 14 is higher than the midpoint voltage when a wide linear range is obtained, the voltage at the load resistors 32 and 33 The midpoint voltage of the output voltages of the mixer circuits 11, 13, and 14 is controlled so that the amount of drop is large and the linear range is widened. Further, when the midpoint voltage of the output voltages of the mixer circuits 11, 13, and 14 is lower than the midpoint voltage when a wide linear range is obtained, the amount of voltage drop at the load resistors 32 and 33 becomes small and linear. The midpoint voltage of the output voltages of the mixer circuits 11, 13, and 14 is controlled so that the range becomes wider. Therefore, it is possible to obtain the mixers 10, 50, 60 having a CMOS structure, being inexpensive and having a wide linearity. The same effect can be obtained in the buffer 70 of the fourth embodiment.

例えば、1.8Vの線形範囲を確保できるような従来のミキサにおいて、トランスコンダクタンスgmが±30%ばらつくと、トランスコンダクタンスgmを補償するための電流のばらつきにより、線形範囲が1V程度まで劣化してしまう。それに対して、実施例によれば、その劣化がないので、従来に比べて1.8倍程度の線形範囲を確保することができる。温度変動を考慮すると、トランスコンダクタンスgmのばらつきは、±50%倍程度に達するので、さらに効果が増す。   For example, in a conventional mixer that can ensure a linear range of 1.8V, if the transconductance gm varies ± 30%, the linear range deteriorates to about 1V due to variations in current for compensating the transconductance gm. End up. On the other hand, according to the embodiment, since there is no deterioration, it is possible to secure a linear range about 1.8 times that of the conventional case. Considering temperature fluctuations, the variation in transconductance gm reaches about ± 50%, so the effect is further increased.

また、実施例1によれば、Ioの電流源が等価的に2個あり、Ioの電流源に相当するダイオード接続トランジスタが1個あるので、ノイズ発生量を合計で3Inに抑えることができるという効果が得られる。また、実施例2によれば、実施例1よりもトランジスタが2個少なくて済むという効果が得られる。さらに、実施例3によれば、実施例1よりも消費電流が少ないという効果が得られる。   Further, according to the first embodiment, since there are equivalently two current sources of Io and one diode-connected transistor corresponding to the current source of Io, the noise generation amount can be suppressed to 3In in total. An effect is obtained. Further, according to the second embodiment, the effect that two transistors are less than that of the first embodiment is obtained. Furthermore, according to the third embodiment, an effect that current consumption is smaller than that of the first embodiment can be obtained.

以上のように、本発明にかかるミキサは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式等の無線通信において用いられる送信装置または受信装置に有用であり、特に、携帯電話機に適している。   As described above, the mixer according to the present invention is useful for a transmission device or a reception device used in wireless communication such as an OFDM (Orthogonal Frequency Multiple Access) method, and is particularly suitable for a mobile phone.

Claims (5)

出力端子と電源ラインの間に負荷抵抗が接続されたミキサ回路と、
前記ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が所望の電圧よりも高いときに前記負荷抵抗を流れる電流量を増やし、前記ミキサ回路の出力電圧の中点電圧が所望の電圧よりも低いときに前記負荷抵抗を流れる電流量を減らすように制御し、出力信号を局発信号の入力端に対して、前記出力端子の反対側にフィードバックさせる線形範囲補償回路と、を備え、
前記線形範囲補償回路は、前記負荷抵抗に流れる電流最小となるように、前記負荷抵抗に流れる電流を調整する電流源を有することを特徴とするミキサ。
A mixer circuit in which a load resistor is connected between the output terminal and the power supply line;
When the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is higher than a desired voltage, the amount of current flowing through the load resistor is increased, and when the midpoint voltage of the output voltage of the mixer circuit is lower than the desired voltage, the load A linear range compensation circuit that controls to reduce the amount of current flowing through the resistor, and feeds back the output signal to the opposite side of the output terminal with respect to the input terminal of the local oscillation signal,
The linear range compensation circuit, such that the current flowing through the load resistor is minimized, mixer characterized by having a current source for adjusting the current flowing through the load resistor.
前記ミキサ回路は、電流源と、該電流源に接続され、かつ外部から入力信号が入力する第1の差動対と、該第1の差動対の第1の出力端に入力端が接続された第1のカレントミラー回路と、前記第1の差動対の第2の出力端に入力端が接続された第2のカレントミラー回路と、前記第1のカレントミラー回路の出力端に接続され、かつ外部から局発信号が入力する第2の差動対と、前記第2のカレントミラー回路の出力端に接続され、かつ外部から局発信号が入力する第3の差動対と、を有し、
該ミキサ回路の第1の出力端に、第1の負荷抵抗の一端と前記第2の差動対の第1の出力端と前記第3の差動対の第2の出力端と前記線形範囲補償回路の第1の入力端が接続され、
該ミキサ回路の第2の出力端に、第2の負荷抵抗の一端と前記第2の差動対の第2の出力端と前記第3の差動対の第1の出力端と前記線形範囲補償回路の第2の入力端が接続され、
前記第1のカレントミラー回路の出力端に前記線形範囲補償回路の第1の出力端が接続され、
前記第2のカレントミラー回路の出力端に前記線形範囲補償回路の第2の出力端が接続され、
前記線形範囲補償回路は、該ミキサ回路の第1の出力端および第2の出力端の電圧の中点電圧が所望の電圧になるように、前記第1のカレントミラー回路の出力端および前記第2のカレントミラー回路の出力端に流す電流量を制御することを特徴とする請求項1に記載のミキサ。
The mixer circuit includes a current source, a first differential pair connected to the current source and receiving an input signal from the outside, and an input end connected to a first output end of the first differential pair. Connected to the output terminal of the first current mirror circuit, the second current mirror circuit whose input terminal is connected to the second output terminal of the first differential pair, and the output terminal of the first current mirror circuit A second differential pair to which a local oscillation signal is input from the outside, and a third differential pair connected to the output terminal of the second current mirror circuit and to which a local oscillation signal is input from the outside, Have
The first output terminal of the mixer circuit includes one end of a first load resistor, the first output terminal of the second differential pair, the second output terminal of the third differential pair, and the linear range. The first input of the compensation circuit is connected;
The second output terminal of the mixer circuit includes one end of a second load resistor, the second output terminal of the second differential pair, the first output terminal of the third differential pair, and the linear range. The second input of the compensation circuit is connected;
A first output terminal of the linear range compensation circuit is connected to an output terminal of the first current mirror circuit;
A second output terminal of the linear range compensation circuit is connected to an output terminal of the second current mirror circuit;
The linear range compensation circuit includes a first output terminal of the first current mirror circuit and a second output terminal so that a midpoint voltage of the first output terminal and the second output terminal of the mixer circuit becomes a desired voltage. The mixer according to claim 1, wherein the amount of current flowing through the output terminal of the current mirror circuit is controlled.
前記ミキサ回路は、第1の電流源と、該第1の電流源に接続され、かつ外部から入力信号が入力する第1の差動対と、該第1の差動対の第1の出力端に入力端が接続された第2の電流源と、前記第1の差動対の第2の出力端に入力端が接続された第3の電流源と、前記第2の電流源の入力端に接続され、かつ外部から局発信号が入力する第2の差動対と、前記第3の電流源の入力端に接続され、かつ外部から局発信号が入力する第3の差動対と、を有し、
該ミキサ回路の第1の出力端に、第1の負荷抵抗の一端と前記第2の差動対の第1の出力端と前記第3の差動対の第2の出力端と前記線形範囲補償回路の第1の入力端が接続され、
該ミキサ回路の第2の出力端に、第2の負荷抵抗の一端と前記第2の差動対の第2の出力端と前記第3の差動対の第1の出力端と前記線形範囲補償回路の第2の入力端が接続され、
前記第2の電流源の入力端に前記線形範囲補償回路の第1の出力端が接続され、
前記第3の電流源の入力端に前記線形範囲補償回路の第2の出力端が接続され、
前記線形範囲補償回路は、該ミキサ回路の第1の出力端および第2の出力端の電圧の中点電圧が所望の電圧になるように、前記第2の電流源の入力端および前記第3の電流源の入力端に流す電流量を制御することを特徴とする請求項1に記載のミキサ。
The mixer circuit includes a first current source, a first differential pair connected to the first current source and receiving an input signal from the outside, and a first output of the first differential pair. A second current source having an input terminal connected to the end, a third current source having an input terminal connected to the second output terminal of the first differential pair, and an input of the second current source A second differential pair connected to the terminal and receiving a local oscillation signal from the outside; and a third differential pair connected to the input terminal of the third current source and receiving a local oscillation signal from the outside. And having
The first output terminal of the mixer circuit includes one end of a first load resistor, the first output terminal of the second differential pair, the second output terminal of the third differential pair, and the linear range. The first input of the compensation circuit is connected;
The second output terminal of the mixer circuit includes one end of a second load resistor , the second output terminal of the second differential pair, the first output terminal of the third differential pair, and the linear range. The second input of the compensation circuit is connected;
A first output terminal of the linear range compensation circuit is connected to an input terminal of the second current source;
A second output terminal of the linear range compensation circuit is connected to an input terminal of the third current source;
The linear range compensation circuit includes the input end of the second current source and the third end so that the midpoint voltage of the voltage of the first output end and the second output end of the mixer circuit becomes a desired voltage. The mixer according to claim 1, wherein the amount of current flowing through the input terminal of the current source is controlled.
前記ミキサ回路は、電流源と、該電流源に接続され、かつ外部から入力信号が入力する第1の差動対と、該第1の差動対の第1の出力端に入力端が接続された第1のカレントミラー回路と、前記第1の差動対の第2の出力端に入力端が接続された第2のカレントミラー回路と、前記第1のカレントミラー回路の出力端に接続され、かつ外部から局発信号が入力する第2の差動対と、前記第2のカレントミラー回路の出力端に接続され、かつ外部から局発信号が入力する第3の差動対と、を有し、
該ミキサ回路の第1の出力端に、第1の負荷抵抗の一端と前記第2の差動対の第1の出力端と前記第3の差動対の第2の出力端と前記線形範囲補償回路の第1の入力端が接続され、
該ミキサ回路の第2の出力端に、第2の負荷抵抗の一端と前記第2の差動対の第2の出力端と前記第3の差動対の第1の出力端と前記線形範囲補償回路の第2の入力端が接続され、
前記第1のカレントミラー回路の入力端に前記線形範囲補償回路の出力端が接続され、
前記第2のカレントミラー回路の入力端に前記線形範囲補償回路の出力端が接続され、
前記線形範囲補償回路は、該ミキサ回路の第1の出力端および第2の出力端の電圧の中点電圧が所望の電圧になるように、前記第1のカレントミラー回路の入力端および前記第2のカレントミラー回路の入力端に流れる電流量を制御することを特徴とする請求項1に記載のミキサ。
The mixer circuit includes a current source, a first differential pair connected to the current source and receiving an input signal from the outside, and an input end connected to a first output end of the first differential pair. Connected to the output terminal of the first current mirror circuit, the second current mirror circuit whose input terminal is connected to the second output terminal of the first differential pair, and the output terminal of the first current mirror circuit A second differential pair to which a local oscillation signal is input from the outside, and a third differential pair connected to the output terminal of the second current mirror circuit and to which a local oscillation signal is input from the outside, Have
The first output terminal of the mixer circuit includes one end of a first load resistor, the first output terminal of the second differential pair, the second output terminal of the third differential pair, and the linear range. The first input of the compensation circuit is connected;
The second output terminal of the mixer circuit includes one end of a second load resistor , the second output terminal of the second differential pair, the first output terminal of the third differential pair, and the linear range. The second input of the compensation circuit is connected;
An output terminal of the linear range compensation circuit is connected to an input terminal of the first current mirror circuit;
An output terminal of the linear range compensation circuit is connected to an input terminal of the second current mirror circuit;
The linear range compensation circuit includes: an input terminal of the first current mirror circuit and the first output terminal so that a midpoint voltage of the voltage of the first output terminal and the second output terminal of the mixer circuit becomes a desired voltage. 2. The mixer according to claim 1, wherein the amount of current flowing through an input terminal of the two current mirror circuits is controlled.
前記ミキサ回路は、CMOS回路で構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のミキサ。   The mixer according to claim 1, wherein the mixer circuit is constituted by a CMOS circuit.
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