JPH06236449A - Analog multiplier - Google Patents

Analog multiplier

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Publication number
JPH06236449A
JPH06236449A JP228493A JP228493A JPH06236449A JP H06236449 A JPH06236449 A JP H06236449A JP 228493 A JP228493 A JP 228493A JP 228493 A JP228493 A JP 228493A JP H06236449 A JPH06236449 A JP H06236449A
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JP
Japan
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transistor
collector
emitter
terminals
resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP228493A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Mineo
将穂 峰尾
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH06236449A publication Critical patent/JPH06236449A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an analog multiplier for high frequency which can reduce the leakage of carrier signals. CONSTITUTION:An analog multiplier functions as a Gilbert cell which constructs a 1st differential circuit with pairs of transistors TRs 5 and 7 and TRs 6 and 8, a 2nd differential circuit with a pair of TRs 1 and 2, and a 3rd differential circuit with a pair of TRs 3 and 4 respectively. Then the multiplier supplies a 1st high frequency signal between the input terminals 21 and 22 and a 2nd high frequency signal between the input terminals 23 and 24 and generates a multiplication signal between the output terminals 25 and 26 respectively. The collectors of TRs 5 and 7 are connected to the emitters of TRs 1 and 2 respectively, and the collectors of TRs 6 and 8 are connected to the emitters of TRs 3 and 4 respectively. Furthermore a resistor 13 and a resistor 14 are connected between the emitters of TRs 1 and 2 and the emitters of TRs 3 and 4 respectively as the feedback resistors.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はギルバートセル型のアナ
ログ乗算器に関し、特にマイクロ波等の高周波数帯に適
合するアナログ乗算器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Gilbert cell type analog multiplier, and more particularly to an analog multiplier adapted to a high frequency band such as microwaves.

【0002】[0002]

【従来の技術】ギルバート・セルと呼ばれるアナログ乗
算器(マルチプライヤまたは二重平衡変調器)の一例が
特許公報(昭48−20932,公告日:昭和48年6
月25日)に記載されている。このアナログ乗算器は、
平衡形式の第1の高周波数信号と第2の高周波数信号と
を乗算し、出力端子に上記2つの高周波数信号の乗算結
果を平衡形式で生じる。別の表現をすると、このアナロ
グ乗算器は第2の高周波数信号(被変調信号=キャリア
信号)を第1の高周波数信号(例えばベースバンド信号
=BB信号)で変調して平衡変調信号を生じる。
2. Description of the Related Art An example of an analog multiplier (multiplier or double balanced modulator) called Gilbert cell is disclosed in Japanese Patent Publication (Showa 48-20932, date of publication: 1973).
25). This analog multiplier
The first high-frequency signal of the balanced form and the second high-frequency signal are multiplied, and the multiplication result of the two high-frequency signals is produced at the output terminal in the balanced form. In other words, this analog multiplier modulates a second high frequency signal (modulated signal = carrier signal) with a first high frequency signal (eg baseband signal = BB signal) to produce a balanced modulation signal. .

【0003】このアナログ乗算器をマイクロ波等の高周
波帯で使用するための改善手段が、別の特許公報(平3
−49206,公告日:平成3年7月26日)に記載さ
れている。このアナログ乗算器では、各構成要素をモノ
リシック集積化して高周波特性を改善している。
An improvement means for using this analog multiplier in a high frequency band such as microwave is disclosed in another patent publication (Patent Document 3).
-49206, date of publication: July 26, 1991). In this analog multiplier, high frequency characteristics are improved by monolithically integrating the respective constituent elements.

【0004】以下、従来のアナログ乗算器について図面
を参照して説明する。
A conventional analog multiplier will be described below with reference to the drawings.

【0005】図3は従来のアナログ乗算器の回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional analog multiplier.

【0006】このアナログ乗算器は、図示した6個のト
ランジスタで3つの差動回路を構成する。即ち、第1の
差動回路は、抵抗器15と16によって2つのトランジ
スタ5,6のエミッタ同士を接続し、抵抗器15と16
の接続点を共通の定電流源31を通して接地し、入力端
子21と22との間に受けた平衡形式の第1の高周波数
信号をトランジスタ5および6のベースに印加する。第
2の差動回路は、2つのトランジスタ1および2のエミ
ッタを共通接続してトランジスタ5のコレクタに接続
し、入力端子23と24との間に受けた平衡形式の第2
の高周波数信号をトランジスタ1および2のベースに印
加する。第3の差動回路は、2つのトランジスタ3およ
び4のエミッタを共通接続してトランジスタ6のコレク
タに接続し、上記第2の高周波数信号をトランジスタ3
および4のベースに印加する。
In this analog multiplier, the six transistors shown in the figure form three differential circuits. That is, in the first differential circuit, the emitters of the two transistors 5 and 6 are connected to each other by the resistors 15 and 16, and the resistors 15 and 16 are connected.
Is grounded through a common constant current source 31, and the balanced first high frequency signal received between the input terminals 21 and 22 is applied to the bases of the transistors 5 and 6. The second differential circuit connects the emitters of the two transistors 1 and 2 in common and connects them to the collector of the transistor 5, and receives the second differential circuit of the balanced type received between the input terminals 23 and 24.
The high frequency signal at the bases of transistors 1 and 2. The third differential circuit connects the emitters of the two transistors 3 and 4 in common and connects them to the collector of the transistor 6, and outputs the second high frequency signal to the transistor 3
And 4 bases.

【0007】このアナログ乗算器は、上記第2および第
3の差動回路の片方のトランジスタ(トランジスタ1お
よび3)のコレクタ同士が共通接続された接続点25を
抵抗器27を通し、他方のトランジスタ(トランジスタ
2および4)のコレクタ同士が共通接続された接続点2
6を抵抗器28を通してともに電源端子20に接続す
る。これら接続点25および26は、上記第2の高周波
数信号が上記第1の高周波数信号によって変調された平
衡変調信号を生じる出力端子でもある。なお、入力端子
21ないし24には、図示されないバイアス電圧供給回
路からそれぞれ所定のバイアス(オフセット電圧)を供
給している。
In this analog multiplier, a connection point 25 where collectors of one of the transistors (transistors 1 and 3) of the second and third differential circuits are commonly connected is passed through a resistor 27 and the other transistor is connected. Connection point 2 where collectors of (transistors 2 and 4) are commonly connected
6 are connected together to the power supply terminal 20 through the resistor 28. These connection points 25 and 26 are also output terminals for producing a balanced modulation signal in which the second high-frequency signal is modulated by the first high-frequency signal. A predetermined bias (offset voltage) is supplied to the input terminals 21 to 24 from a bias voltage supply circuit (not shown).

【0008】次に図3のアナログ乗算器の動作を説明す
る。入力端子21と22との間に第1の高周波数信号を
印加すると、トランジスタ5および6のコレクタには逆
相の高周波信号が生じる。ここで、入力端子23と24
との間に印加された第2の高周波数信号が正相(入力端
子23の電圧が入力端子24の電圧より高いとき)であ
るときは、トランジスタ2および3の内部抵抗が高くな
り、トランジスタ6のコレクタ出力電力が出力端子26
に生じ、トランジスタ5のコレクタ出力電力が出力端子
25に生じる。逆に、上記第2の高周波数信号が逆相
(入力端子24の電圧が入力端子23の電圧より高いと
き)であるときは、トランジスタ2および3の内部抵抗
が低くなることによって、トランジスタ6のコレクタ出
力電力が出力端子25に、トランジスタ5のコレクタ出
力電力が出力端子26に生じる。従って、第2の高周波
数信号が正相のときは第1の高周波数信号が正相で出力
端子25と26間に出力され、第2の高周波数信号が逆
相のときは第1の高周波数信号が反転されて出力される
ことになる。
Next, the operation of the analog multiplier of FIG. 3 will be described. When a first high frequency signal is applied between the input terminals 21 and 22, a high frequency signal of opposite phase is generated at the collectors of the transistors 5 and 6. Here, the input terminals 23 and 24
When the second high frequency signal applied between and is in positive phase (when the voltage of the input terminal 23 is higher than the voltage of the input terminal 24), the internal resistance of the transistors 2 and 3 becomes high and the transistor 6 The collector output power of the output terminal 26
Then, the collector output power of the transistor 5 is generated at the output terminal 25. On the contrary, when the second high-frequency signal has a reverse phase (when the voltage of the input terminal 24 is higher than the voltage of the input terminal 23), the internal resistance of the transistors 2 and 3 becomes low, so that the transistor 6 Collector output power is produced at output terminal 25 and collector output power of transistor 5 is produced at output terminal 26. Therefore, when the second high frequency signal is in positive phase, the first high frequency signal is in positive phase and is output between the output terminals 25 and 26, and when the second high frequency signal is in antiphase, the first high frequency signal is in high phase. The frequency signal is inverted and output.

【0009】なお、上記第2の高周波信号が0電圧であ
る場合は、トランジスタ1,2,3および4の内部抵抗
がほぼ等しくなるので、これら4つの内部抵抗で形成さ
れるブリッジ回路が平衡し、出力端子25と26との間
には第1の高周波信号が出力されない。従って、第1ま
たは第2の高周波数信号のいずれか一方が0電圧の場合
には、出力端子25と26間の出力が必らず0になると
いう二重平衡変調器が構成される。
When the second high frequency signal has a voltage of 0, the internal resistances of the transistors 1, 2, 3 and 4 are substantially equal, so that the bridge circuit formed by these four internal resistances is balanced. The first high frequency signal is not output between the output terminals 25 and 26. Therefore, when either one of the first and second high frequency signals has a zero voltage, the output between the output terminals 25 and 26 necessarily becomes zero, thereby forming a double balanced modulator.

【0010】図4および図5は、図3のアナログ乗算器
の動作説明のための信号波形図である。以下、図3ない
し図5を併せ参照して、このアナログ乗算器の動作を説
明する。
FIGS. 4 and 5 are signal waveform diagrams for explaining the operation of the analog multiplier of FIG. The operation of this analog multiplier will be described below with reference to FIGS.

【0011】図3のアナログ乗算器は、入力端子23と
24との間に第2の高周波数信号(以下、キャリア信号
ともいう)として、繰返し周期Trの理想矩形波を印加
し、入力端子21と22との間には説明の簡単のために
端子間電圧0Vの直流電位を与えている。理想状態であ
れば、このアナログ乗算器は、図4に示すとおりのトラ
ンジスタ4のコレクタ電流I4およびトランジスタ2の
コレクタ電流I2を生じる。また、抵抗器28を流れて
出力端子26に生じる電流I28は、I2+I4であ
る。いま、このアナログ乗算器の対になる各構成要素の
定数がバランスしていれば電流I28は一定値を保ち、
このアナログ乗算器は、出力端子26に上記キャリア信
号のリークを生じない。しかし、上記キャリア信号の周
波数が高くなると、ことに1GHz以上のマイクロ波に
なると、トランジスタ1ないし6のばらつき,これらト
ランジスタ1ないし6の各電極接続部への配線の寄生容
量等のバランスの崩れ,さらには上記第2の高周波数信
号のアンバランスが大きくなり、このアナログ乗算器
は、電流I4およびI2にキャリア信号のオーバーシュ
ートを生じ、この結果、出力端子26(25)にキャリ
ア信号のリークを生じる。
The analog multiplier of FIG. 3 applies an ideal rectangular wave having a repetition period Tr as a second high frequency signal (hereinafter also referred to as a carrier signal) between the input terminals 23 and 24, and the input terminal 21 For the sake of simplicity of explanation, a DC potential with a terminal voltage of 0 V is applied between points 22 and 22. In the ideal state, this analog multiplier produces a collector current I4 of transistor 4 and a collector current I2 of transistor 2 as shown in FIG. The current I28 flowing through the resistor 28 and generated at the output terminal 26 is I2 + I4. Now, if the constants of the respective components forming the pair of the analog multiplier are balanced, the current I28 maintains a constant value,
The analog multiplier does not leak the carrier signal at the output terminal 26. However, when the frequency of the carrier signal becomes high, particularly when microwaves of 1 GHz or more are generated, variations in the transistors 1 to 6 and imbalance of parasitic capacitances of wirings to the electrode connection parts of these transistors 1 to 6 are lost. Further, the imbalance of the second high frequency signal becomes large, and this analog multiplier causes overshoot of the carrier signal in the currents I4 and I2, resulting in leakage of the carrier signal in the output terminal 26 (25). Occurs.

【0012】図5の信号波形図は、図3のアナログ乗算
器を,SPICE回路シミュレーション法(例えば、M
icrowave SPICE User’sGuid
eVesion3.0 Nov.1990,このSPI
CEシミュレーションは、定常状態と過渡状態の線形お
よび非線形回路を解き、またACおよびDC解析を行な
える)でシミュレーションすることにより得られた。こ
のアナログ乗算器は、遮断周波数および最大発振周波数
が16GHz,定格コレクタ電流5.3mAのシリコン
バイポーラ型トランジスタ1ないし6,電流8mA(I
5+I6)を生じる定電流源31,抵抗値200オーム
の抵抗器27および12,抵抗値60オームの抵抗器1
5および16を用い、入力端子21と22間を0Vの直
流電位とし、入力端子23と24間に周波数2GHz
(切替し周期Tr=500ps)の第2の高周波数信号
を印加している。この信号波形は、電流I2およびI4
にオーバーシュートを生じており、この結果、出力端子
26に一定値でない電流I28を生じている。この電流
I28によるキャリア信号リークは出力端子25と26
間において−47.0dBmである。
The signal waveform diagram of FIG. 5 is obtained by comparing the analog multiplier of FIG. 3 with the SPICE circuit simulation method (for example, M
icrowave SPICE User's Guid
eVersion3.0 Nov. 1990, this SPI
CE simulations were obtained by solving steady state and transient linear and non-linear circuits and performing AC and DC analysis). This analog multiplier includes silicon bipolar transistors 1 to 6 having a cutoff frequency and a maximum oscillation frequency of 16 GHz and a rated collector current of 5.3 mA, and a current of 8 mA (I
5 + I6) constant current source 31, resistors 27 and 12 with a resistance of 200 ohms, resistor 1 with a resistance of 60 ohms
5 and 16 are used, a DC potential of 0 V is applied between the input terminals 21 and 22, and a frequency of 2 GHz is applied between the input terminals 23 and 24.
The second high frequency signal of (switching cycle Tr = 500 ps) is applied. This signal waveform has currents I2 and I4.
Overshoot occurs, and as a result, a current I28 that is not a constant value is generated at the output terminal 26. The carrier signal leak due to the current I28 is caused by the output terminals 25 and 26.
It is -47.0 dBm between.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述したアナログ乗算
器は、上記キャリア信号(第2の高周波数信号)の出力
端子へのリークを抑圧するために、上述した第1および
第2の高周波数信号の入力端子に加えるオフセット電圧
を変えていた。しかし、このオフセット電圧の調整は、
バイアス電圧供給回路の構成を複雑にするばかりでな
く、多大の調整時間を要するという欠点があった。
The above-mentioned analog multiplier has the above-mentioned first and second high-frequency signals in order to suppress the leakage of the carrier signal (second high-frequency signal) to the output terminal. The offset voltage applied to the input terminal of was changed. However, adjustment of this offset voltage
There is a drawback that not only the structure of the bias voltage supply circuit is complicated but also a great amount of adjustment time is required.

【0014】また、上記オフセット電圧調整の効果は、
一定の温度および周波数範囲を外れると、トランジスタ
特性の温度依存性等により回路パラメータのバランスを
保つことが困難であるため、極端に減少するという欠点
があった。
The effect of adjusting the offset voltage is as follows.
If the temperature and frequency are out of a certain range, it is difficult to keep the balance of the circuit parameters due to the temperature dependence of the transistor characteristics.

【0015】さらに、このアナログ乗算器が集積回路化
されている場合には、上記バイアス電圧供給回路を集積
回路の外部に設けて上記電圧調整を行うことになり、集
積化による小型化の効果を減殺することになる。
Furthermore, when this analog multiplier is integrated into an integrated circuit, the bias voltage supply circuit is provided outside the integrated circuit to adjust the voltage, and the effect of miniaturization by integration is achieved. Will be killed.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明のアナログ乗算器
は、第1の高周波数信号を2つの端子間に受ける第1の
入力端子と、第2の高周波数信号を2つの端子間に受け
る第2の入力端子と、前記第1および第2の高周波数信
号を乗算した乗算信号を2つの端子間に生じる出力端子
と、各各のベースが前記第1の入力端子の一つにそれぞ
れ接続され各各のエミッタが共通の定電流源から電流供
給をそれぞれ受ける第1および第2のトランジスタ回路
を含む第1の差動回路と、エミッタが前記第1のトラン
ジスタ回路のコレクタから電流供給を受けるとともにコ
レクタが前記出力端子の一つに接続された第1のトラン
ジスタとエミッタが前記第1のトランジスタ回路のコレ
クタから電流供給を受けるとともにコレクタが前記出力
端子の別の一つに接続された第2のトランジスタとを含
みこれら第1および第2のトランジスタのベースの各各
が前記第2の入力端子の一つにそれぞれ接続された第2
の差動回路と、エミッタが前記第2のトランジスタ回路
のコレクタから電流供給を受けるとともにコレクタが前
記出力端子の一つにそれぞれ接続された第3のトランジ
スタとエミッタが前記第2のトランジスタ回路のコレク
タから電流供給を受けるとともにコレクタが前記出力端
子の別の一つに接続された第4のトランジスタとを含み
これら第3および第4のトランジスタのベースの各各が
前記第2の出力端子の一つにそれぞれ接続された第3の
差動回路とを備えるギルバート・セル型のアナログ乗算
器において、前記第1のトランジスタ回路が、ベースお
よびエミッタ同士をそれぞれ結合した第5および第6の
トランジスタを含み、前記第2のトランジスタ回路が、
ベースおよびエミッタ同士をそれぞれ結合した第7およ
び第8のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタ
のエミッタと前記第5のトランジスタのコレクタとが、
前記第2のトランジスタのエミッタと前記第6のトラン
ジスタのコレクタとが、前記第3のトランジスタのエミ
ッタと前記第7のトランジスタのコレクタとが、前記第
4のトランジスタのエミッタと前記第8のトランジスタ
のコレクタとが、それぞれ接続され、さらに、前記第1
および第2のトランジスタのエミッタが第1の抵抗器を
介して接続され、前記第3および第4のトランジスタの
エミッタが第2の抵抗器を介して接続されている。
SUMMARY OF THE INVENTION An analog multiplier of the present invention receives a first high frequency signal between two terminals, a first input terminal, and a second high frequency signal between two terminals. A second input terminal, an output terminal for generating a multiplication signal obtained by multiplying the first and second high frequency signals between the two terminals, and each base is connected to one of the first input terminals, respectively. A first differential circuit including first and second transistor circuits, each emitter of which receives a current supply from a common constant current source; and an emitter of which receives a current supply from the collector of the first transistor circuit. A first transistor whose collector is connected to one of the output terminals and an emitter are supplied with current from the collector of the first transistor circuit, and a collector is connected to another one of the output terminals. The second includes a transistor each respective bases of the first and second transistors that are continued respectively connected to one of said second input terminal 2
Differential circuit, a third transistor whose emitter is supplied with current from the collector of the second transistor circuit and whose collector is connected to one of the output terminals, and whose emitter is the collector of the second transistor circuit. A fourth transistor having a collector connected to another one of the output terminals and having a collector connected to another one of the output terminals, each of the bases of the third and fourth transistors being one of the second output terminals. And a third differential circuit connected to each of the Gilbert cell type analog multipliers, wherein the first transistor circuit includes fifth and sixth transistors having bases and emitters coupled to each other, respectively. The second transistor circuit is
A seventh and an eighth transistor having a base and an emitter coupled to each other, wherein the emitter of the first transistor and the collector of the fifth transistor are
The emitter of the second transistor and the collector of the sixth transistor, the emitter of the third transistor and the collector of the seventh transistor, the emitter of the fourth transistor and the eighth transistor, respectively. Collectors are respectively connected, and further, the first
And the emitters of the second transistors are connected via a first resistor, and the emitters of the third and fourth transistors are connected via a second resistor.

【0017】また、このアナログ乗算器の一つは、第1
の高周波数信号を受ける第1の入力端子と、第2の高周
波数信号を2つの端子間に受ける第2の入力端子と、前
記第1および第2の高周波数信号を乗算した乗算信号を
2つの端子間に生じる出力端子と、エミッタが共通接続
されて定電流源から電流供給を受けベースが前記第1の
入力端子の一つに共通接続される第1および第2のトラ
ンジスタと、エミッタが共通接続されて前記定電流源か
ら電流供給を受けベースが前記第1の入力端子の別の一
つに共通接続される第3および第4のトランジスタと、
エミッタが前記第1のトランジスタのコレクタに接続さ
れコレクタが電源に第1の抵抗器を介して接続されると
ともに前記出力端子の一つに接続されベースが前記第2
の入力端子の一つに接続される第5のトランジスタと、
エミッタが前記第2のトランジスタのコレクタに接続さ
れコレクタが前記電源に第2の抵抗器を介して接続され
るとともに前記出力端子の別の一つに接続されベースが
前記第2の入力端子の別の一つに接続される第6のトラ
ンジスタと、エミッタが前記第4のトランジスタのコレ
クタに接続されコレクタが前記第5のトランジスタのコ
レクタに共通接続されベースが前記第6のトランジスタ
のベースに共通接続される第7のトランジスタと、エミ
ッタが前記第4のトランジスタのコレクタに接続されコ
レクタが前記第6のトランジスタのコレクタに共通接続
されベースが前記第5のトランジスタのベースに共通接
続される第8のトランジスタとを備え、前記第5および
第6のトランジスタのエミッタが第3の抵抗器を介して
接続され、前記第7および第8のトランジスタのエミッ
タが第4の抵抗器を介して接続されている。
One of the analog multipliers is the first
A first input terminal for receiving a high frequency signal, a second input terminal for receiving a second high frequency signal between two terminals, and a multiplication signal obtained by multiplying the first and second high frequency signals by 2 An output terminal generated between two terminals, an emitter commonly connected to receive a current from a constant current source, a base commonly connected to one of the first input terminals, and an emitter Third and fourth transistors that are commonly connected and that are supplied with current from the constant current source and have their bases commonly connected to another one of the first input terminals;
The emitter is connected to the collector of the first transistor, the collector is connected to the power supply through the first resistor, and is connected to one of the output terminals, and the base is the second terminal.
A fifth transistor connected to one of the input terminals of
The emitter is connected to the collector of the second transistor, the collector is connected to the power supply through a second resistor and is connected to another one of the output terminals, and the base is connected to the other of the second input terminals. A sixth transistor connected to one of the above, an emitter connected to the collector of the fourth transistor, a collector connected to the collector of the fifth transistor, and a base connected to the base of the sixth transistor. An eighth transistor having an emitter connected to the collector of the fourth transistor, a collector commonly connected to the collector of the sixth transistor, and a base commonly connected to the base of the fifth transistor. A transistor, the emitters of the fifth and sixth transistors are connected via a third resistor, and And the emitter of the eighth transistor being connected through a fourth resistor.

【0018】[0018]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の一実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【0020】このアナログ乗算器は、図2のギルバート
・セル型アナログ乗算器における第1の差動回路に、さ
らにトランジスタ7および8を加えている。即ち、トラ
ンジスタ7のエミッタおよびベースは、トランジスタ5
のエミッタおよびベースにそれぞれ共通接続される。ま
た、トランジスタ5のコレクタは、第2の差動回路に
は、トランジスタ1のエミッタにのみ接続され、代りに
トランジスタ7のコレクタがトランジスタ2のエミッタ
に接続される。同様に、トランジスタ8のエミッタおよ
びベースがトランジスタ6のエミッタおよびベースにそ
れぞれ共通接続され、トランジスタ6のコレクタがトラ
ンジスタ3のエミッタにのみ接続され、トランジスタ8
のコレクタがトランジスタ4のエミッタに接続される。
また、トランジスタ1のエミッタとトランジスタ2のエ
ミッタとが抵抗器13を介して接続され、トランジスタ
3のエミッタとトランジスタ4のエミッタとが抵抗器1
4を介して接続されている。
This analog multiplier further adds transistors 7 and 8 to the first differential circuit in the Gilbert cell type analog multiplier of FIG. That is, the emitter and base of the transistor 7 are
Are commonly connected to the emitter and the base, respectively. Further, the collector of the transistor 5 is connected only to the emitter of the transistor 1 in the second differential circuit, and instead, the collector of the transistor 7 is connected to the emitter of the transistor 2. Similarly, the emitter and the base of the transistor 8 are commonly connected to the emitter and the base of the transistor 6, respectively, and the collector of the transistor 6 is connected only to the emitter of the transistor 3.
Is connected to the emitter of the transistor 4.
Also, the emitter of the transistor 1 and the emitter of the transistor 2 are connected via the resistor 13, and the emitter of the transistor 3 and the emitter of the transistor 4 are connected to the resistor 1.
4 are connected.

【0021】なお、抵抗器11および12は、出力端子
25と26との間に生じる平衡形式の乗算信号のレベル
を等しくするために抵抗値を変更しているが、図3の抵
抗器27および28にそれぞれ対応している。
The resistors 11 and 12 have their resistances changed in order to equalize the levels of the balanced multiplication signals generated between the output terminals 25 and 26. However, the resistors 27 and 27 of FIG. 28 respectively.

【0022】このアナログ乗算器では、説明の便宜上、
第1の高周波数信号(以下、BB信号ともいう)の電圧
を0Vとすると(BB信号の電圧がいくらであってもキ
ャリア信号のリーク量が変らないので)、入力端子23
と24との間に印加された第2の高周波信号(キャリア
信号)が正相のとき、トランジスタ6に流れる電流I6
は抵抗器14を通してトランジスタ4に流れる。よっ
て、トランジスタ4のエミッタ電位は入力端子23およ
び24に印加されるキャリア信号が逆相から正相になる
につれて高くなり、トランジスタ4のベース・エミッタ
間電圧を一定に保つように負帰還動作し、トランジスタ
4の電流I4の急激な増加を抑制する。つまり、キャリ
ア信号が逆相から正相に変化するとき、出力電流I4は
急激に変化することなく滑らかに変化する。キャリア信
号が正相から逆相に変化するときには、トランジスタ2
を流れる電流I2が上述と同様に変化する。この結果、
出力端子25と26間に生じる電流I12は、滑らかな
変化を生じ、キャリア信号リークを生じるオーバーシュ
ート成分が減少する。
In this analog multiplier, for convenience of explanation,
When the voltage of the first high-frequency signal (hereinafter, also referred to as BB signal) is 0V (since the leak amount of the carrier signal does not change regardless of the voltage of the BB signal), the input terminal 23
Current I6 flowing through the transistor 6 when the second high frequency signal (carrier signal) applied between
Flows through the resistor 14 to the transistor 4. Therefore, the emitter potential of the transistor 4 increases as the carrier signal applied to the input terminals 23 and 24 changes from the negative phase to the positive phase, and the negative feedback operation is performed so as to keep the base-emitter voltage of the transistor 4 constant. A rapid increase in the current I4 of the transistor 4 is suppressed. That is, when the carrier signal changes from the reverse phase to the positive phase, the output current I4 changes smoothly without abrupt change. When the carrier signal changes from the positive phase to the negative phase, the transistor 2
The current I2 flowing through changes as described above. As a result,
The current I12 generated between the output terminals 25 and 26 undergoes a smooth change, and the overshoot component which causes the carrier signal leakage is reduced.

【0023】なお、負帰還用の抵抗器13および14の
抵抗値は、小さすぎると電流I2およびI4(およびト
ランジスタ1および3を流れる電流I1およびI3)の
オーバーシュート低減効果がなくなり、逆に大きすぎる
とトランジスタ5ないし8が飽和動作して所定の特性が
得られなくなる。従って、抵抗器13および14の抵抗
値は、トランジスタ1ないし8のパラメータ,乗算信号
のレベル等を勘案して適切に定める。
If the resistance values of the resistors 13 and 14 for negative feedback are too small, the effect of reducing the overshoot of the currents I2 and I4 (and the currents I1 and I3 flowing through the transistors 1 and 3) is lost, and conversely it is large. If it is too much, the transistors 5 to 8 will be saturated and the desired characteristics cannot be obtained. Therefore, the resistance values of the resistors 13 and 14 are appropriately determined in consideration of the parameters of the transistors 1 to 8 and the level of the multiplication signal.

【0024】図2は図1のアナログ乗算器の信号波形図
である。
FIG. 2 is a signal waveform diagram of the analog multiplier of FIG.

【0025】この信号波形図も上記SPICEシミュレ
ーションにより得られた。このアナログ乗算器も、トラ
ンジスタ1ないし8の特性パラメータ,キャリア信号波
形およびBB信号波形は図3の乗算器と同じである。但
し、抵抗器11および12の抵抗値をそれぞれ140オ
ームにしている。また、抵抗器13および14の抵抗値
をそれぞれ40オームにしている。ここで、キャリア信
号は、図示されないアンバランス・バランス変換回路か
ら得ており、乗算信号は、図示されないエミッタ・フォ
ロワと等価な回路に供給されている。なお、入力端子2
1と22間へのBB信号供給が必要なときには、この供
給をバランス回路を用いて行う。
This signal waveform diagram was also obtained by the above SPICE simulation. Also in this analog multiplier, the characteristic parameters of the transistors 1 to 8, the carrier signal waveform and the BB signal waveform are the same as those of the multiplier of FIG. However, the resistance value of each of the resistors 11 and 12 is set to 140 ohms. Further, the resistance value of each of the resistors 13 and 14 is set to 40 ohms. Here, the carrier signal is obtained from an unbalance / balance conversion circuit (not shown), and the multiplication signal is supplied to a circuit equivalent to an emitter follower (not shown). Input terminal 2
When it is necessary to supply the BB signal between 1 and 22, this supply is performed using a balance circuit.

【0026】図2における電流I2およびI4のオーバ
ーシュートは、図5における電流I2およびI4のそれ
に比べて明らかに減少している。実際、シミュレーショ
ンにおける出力端子25と26間へのキャリア信号リー
クは、−56.0dBmであり、従来例に比べて約10
dBの改善がなされている。
The overshoot of currents I2 and I4 in FIG. 2 is clearly reduced compared to that of currents I2 and I4 in FIG. In fact, the carrier signal leak between the output terminals 25 and 26 in the simulation is -56.0 dBm, which is about 10 compared with the conventional example.
dB improvements have been made.

【0027】以上説明したアナログ乗算器は、シリンコ
ンやガリウム砒素等の半導体基板上に集積化すると、小
型化および特性均一化の効果により、マイクロ波帯のよ
うな高周波数においても十分実用的であることが、上記
シミュレーションによって確かめられた。
When the analog multiplier described above is integrated on a semiconductor substrate such as syrincon or gallium arsenide, it is sufficiently practical even at high frequencies such as microwave bands due to the effect of miniaturization and uniform characteristics. This was confirmed by the above simulation.

【発明の効果】上述したように本発明は、ギルーバート
・セル型のアナログ乗算器において、第1の差動回路を
構成する差動トランジスタをそれぞれ2個並列に接続
し、それぞれのトランジスタのコレクタをそれぞれ第2
および第3の差動回路の差動トランジスタのそれぞれエ
ミッタに接続し、さらに上記第2および第3の差動回路
それぞれの差動トランジスタのエミッタ間を抵抗器で接
続したので、上記第2および第3の差動回路の出力電流
のオーバーシュートを抑制でき、従ってキャリア信号リ
ークを低減できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, in the Gilbert-type cell type analog multiplier, two differential transistors forming the first differential circuit are connected in parallel, and the collectors of the respective transistors are connected. Second each
Since the emitters of the differential transistors of the second and third differential circuits are connected to each other by emitters of the differential transistors of the second and third differential circuits, respectively, the resistors of the second and third differential circuits are connected to each other. The output current of the differential circuit of No. 3 can be suppressed from overshooting, and therefore carrier signal leakage can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例によるアナログ乗算器の回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an analog multiplier according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例を説明するための信号波形図であ
る。
FIG. 2 is a signal waveform diagram for explaining the embodiment of FIG.

【図3】従来のアナログ乗算器の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional analog multiplier.

【図4】図3のアナログ乗算器の動作を説明する信号波
形図の一つである。
FIG. 4 is one of signal waveform diagrams for explaining the operation of the analog multiplier of FIG.

【図5】図3のアナログ乗算器の動作を説明する信号波
形図の別の一つである。
5 is another diagram of signal waveforms for explaining the operation of the analog multiplier of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜8 トランジスタ 11〜16,27,28 抵抗器 20 電源 21〜24 入力端子 25,26 出力端子 31 定電流源 1-8 Transistor 11-16,27,28 Resistor 20 Power supply 21-24 Input terminal 25,26 Output terminal 31 Constant current source

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の高周波数信号を2つの端子間に受
ける第1の入力端子と、第2の高周波数信号を2つの端
子間に受ける第2の入力端子と、前記第1および第2の
高周波数信号を乗算した乗算信号を2つの端子間に生じ
る出力端子と、各各のベースが前記第1の入力端子の一
つにそれぞれ接続され各各のエミッタが共通の定電流源
から電流供給をそれぞれ受ける第1および第2のトラン
ジスタ回路を含む第1の差動回路と、エミッタが前記第
1のトランジスタ回路のコレクタから電流供給を受ける
とともにコレクタが前記出力端子の一つに接続された第
1のトランジスタとエミッタが前記第1のトランジスタ
回路のコレクタから電流供給を受けるとともにコレクタ
が前記出力端子の別の一つに接続された第2のトランジ
スタとを含みこれら第1および第2のトランジスタのベ
ースの各各が前記第2の入力端子の一つにそれぞれ接続
された第2の差動回路と、エミッタが前記第2のトラン
ジスタ回路のコレクタから電流供給を受けるとともにコ
レクタが前記出力端子の一つにそれぞれ接続された第3
のトランジスタとエミッタが前記第2のトランジスタ回
路のコレクタから電流供給を受けるとともにコレクタが
前記出力端子の別の一つに接続された第4のトランジス
タとを含みこれら第3および第4のトランジスタのベー
スの各各が前記第2の出力端子の一つにそれぞれ接続さ
れた第3の差動回路とを備えるギルバート・セル型のア
ナログ乗算器において、 前記第1のトランジスタ回路が、ベースおよびエミッタ
同士をそれぞれ結合した第5および第6のトランジスタ
を含み、 前記第2のトランジスタ回路が、ベースおよびエミッタ
同士をそれぞれ結合した第7および第8のトランジスタ
を含み、 前記第1のトランジスタのエミッタと前記第5のトラン
ジスタのコレクタとが、前記第2のトランジスタのエミ
ッタと前記第6のトランジスタのコレクタとが、前記第
3のトランジスタのエミッタと前記第7のトランジスタ
のコレクタとが、前記第4のトランジスタのエミッタと
前記第8のトランジスタのコレクタとが、それぞれ接続
され、 さらに、前記第1および第2のトランジスタのエミッタ
が第1の抵抗器を介して接続され、前記第3および第4
のトランジスタのエミッタが第2の抵抗器を介して接続
されることを特徴とするアナログ乗算器。
1. A first input terminal for receiving a first high frequency signal between two terminals, a second input terminal for receiving a second high frequency signal between two terminals, and the first and first An output terminal for generating a multiplication signal obtained by multiplying two high frequency signals between two terminals, and each base is connected to one of the first input terminals, and each emitter is connected to a common constant current source. A first differential circuit including first and second transistor circuits respectively receiving current supply; an emitter receiving current supply from a collector of the first transistor circuit and a collector connected to one of the output terminals A first transistor and a second transistor whose emitter is supplied with current from the collector of said first transistor circuit and whose collector is connected to another one of said output terminals. A second differential circuit in which each of the bases of the first and second transistors is connected to one of the second input terminals, and an emitter receives current from the collector of the second transistor circuit. And a collector connected to one of the output terminals, respectively.
And a fourth transistor whose emitter is supplied with current from the collector of the second transistor circuit and whose collector is connected to another one of the output terminals. The bases of the third and fourth transistors And a third differential circuit each connected to one of the second output terminals, the Gilbert cell type analog multiplier, wherein the first transistor circuit connects the base and the emitter to each other. Fifth and sixth transistors coupled to each other, the second transistor circuit includes seventh and eighth transistors having respective bases and emitters coupled to each other, and the emitter of the first transistor and the fifth transistor The collector of the second transistor is the emitter of the second transistor and the sixth transistor. Is connected to the emitter of the third transistor and the collector of the seventh transistor, and the emitter of the fourth transistor is connected to the collector of the eighth transistor, respectively. And the emitters of the second transistor are connected via a first resistor, and the third and fourth
An analog multiplier in which the emitter of the transistor is connected through a second resistor.
【請求項2】 前記第1の抵抗器の抵抗値と第2の抵抗
器の抵抗値とが、ほぼ等しいことを特徴とする請求項1
記載のアナログ乗算器。
2. The resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor are substantially equal to each other.
The described analog multiplier.
【請求項3】 半導体基板上に集積回路化されているこ
とを特徴とする請求項1記載のアナログ乗算器。
3. The analog multiplier according to claim 1, wherein the analog multiplier is integrated on a semiconductor substrate.
【請求項4】 第1の高周波数信号を受ける第1の入力
端子と、第2の高周波数信号を2つの端子間に受ける第
2の入力端子と、前記第1および第2の高周波数信号を
乗算した乗算信号を2つの端子間に生じる出力端子と、
エミッタが共通接続されて定電流源から電流供給を受け
ベースが前記第1の入力端子の一つに共通接続される第
1および第2のトランジスタと、エミッタが共通接続さ
れて前記定電流源から電流供給を受けベースが前記第1
の入力端子の別の一つに共通接続される第3および第4
のトランジスタと、エミッタが前記第1のトランジスタ
のコレクタに接続されコレクタが電源に第1の抵抗器を
介して接続されるとともに前記出力端子の一つに接続さ
れベースが前記第2の入力端子の一つに接続される第5
のトランジスタと、エミッタが前記第2のトランジスタ
のコレクタに接続されコレクタが前記電源に第2の抵抗
器を介して接続されるとともに前記出力端子の別の一つ
に接続されベースが前記第2の入力端子の別の一つに接
続される第6のトランジスタと、エミッタが前記第4の
トランジスタのコレクタに接続されコレクタが前記第5
のトランジスタのコレクタに共通接続されベースが前記
第6のトランジスタのベースに共通接続される第7のト
ランジスタと、エミッタが前記第4のトランジスタのコ
レクタに接続されコレクタが前記第6のトランジスタの
コレクタに共通接続されベースが前記第5のトランジス
タのベースに共通接続される第8のトランジスタとを備
え、 前記第5および第6のトランジスタのエミッタが第3の
抵抗器を介して接続され、前記第7および第8のトラン
ジスタのエミッタが第4の抵抗器を介して接続されるこ
とを特徴とするアナログ乗算器。
4. A first input terminal for receiving a first high frequency signal, a second input terminal for receiving a second high frequency signal between two terminals, and the first and second high frequency signals. An output terminal that produces a multiplication signal obtained by multiplying by
First and second transistors having emitters commonly connected and receiving current supply from a constant current source and having bases commonly connected to one of the first input terminals; and emitters commonly connected to the constant current source. The base receives the current supply and is the first
Third and fourth commonly connected to another one of the input terminals of
And a collector of the first transistor is connected to the collector of the first transistor, the collector is connected to the power source through the first resistor, and is connected to one of the output terminals, and the base is connected to the second input terminal. Fifth connected to one
And a collector of the second transistor, the emitter of which is connected to the collector of the second transistor, the collector of which is connected to the power supply through a second resistor and the other of which is connected to the base of the second terminal. A sixth transistor connected to another one of the input terminals, an emitter connected to the collector of the fourth transistor, and a collector connected to the fifth transistor.
A seventh transistor having a base commonly connected to the collector of the transistor and a base commonly connected to the base of the sixth transistor; and an emitter connected to the collector of the fourth transistor and a collector connected to the collector of the sixth transistor. An eighth transistor having a common connection and a base commonly connected to the base of the fifth transistor, wherein the emitters of the fifth and sixth transistors are connected through a third resistor and the seventh transistor is connected. And an emitter of the eighth transistor connected via a fourth resistor.
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