RU2452010C1 - Смеситель сигналов - Google Patents
Смеситель сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452010C1 RU2452010C1 RU2011123230/08A RU2011123230A RU2452010C1 RU 2452010 C1 RU2452010 C1 RU 2452010C1 RU 2011123230/08 A RU2011123230/08 A RU 2011123230/08A RU 2011123230 A RU2011123230 A RU 2011123230A RU 2452010 C1 RU2452010 C1 RU 2452010C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- output transistor
- emitter
- current
- hilbert
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в структуре радиоприемных устройств ВЧ- и СВЧ-диапазонов. Технический результат заключается в уменьшении напряжения питания в сравнении с прототипом не менее чем на 1 В при использовании однофазного сигнала по каналу. Смеситель сигналов содержит перемножающую ячейку Гильберта, первый и второй выходные транзисторы канала «Y», первый и второй разделительные конденсаторы, с первого по третий токостабилизирующие двухполюсники, цепь нагрузки, первый и второй дополнительные транзисторы. 8 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в структуре радиоприемных устройств ВЧ- и СВЧ-диапазонов.
В современных системах телекоммуникаций в качестве смесителей двух сигналов (СС) находят применение различные модификации перемножающей ячейки Джильберта [1-24] (термин «ячейка Джильберта» широко используется в микроэлектронике, см., например, патент №7054609 и обозначает «перемножающую» архитектуру на основе двух дифференциальных каскадов с перекрестным включением коллекторов входных транзисторов).
Особое место в рассматриваемом классе смесителей занимают схемы СС, у которых один из перемножающих сигналов подается в эмиттерные цепи транзисторов, образующих входной преобразователь «напряжение-ток» канала «Y» [25-31]. Эти СС характеризуются высокими диапазонами рабочих частот, так как у них используются усилители с общей базой.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является аналоговый смеситель сигналов фиг.1, представленный в патенте фирмы Philips US 5825231 (данная архитектура присутствует также в патентах US 7514981, fig.6, EP 2235559 fig.3, US 4331929 fig.2 и др.). Он содержит перемножающую ячейку Гильберта (1) с первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами и первым 4 и вторым 5 противофазными токовыми входами, источник сигнала 6 канала «X» 6, связанный с базами транзисторов перемножающей ячейки Гильберт 1, первый 7 выходной транзистор канала «Y», коллектор которого соединен со вторым 5 токовым входом перемножающей ячейки Гильберга, а эмиттер через первый 8 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 9 шиной источника питания, второй 10 выходной транзистор канала «Y», эмиттер которого через второй 11 токостабилизирующнй двухполюсник связан с первой 9 шиной источника питания, источник сигнала канала «Y» 12, связанный с эмиттером второго 10 выходного транзистора канала «Y» через первый 13 разделительный конденсатор, третий 14 токостабилизирующий двухполюсник, связанный с базой второго 10 выходного транзистора капала «Y», второй 15 разделительный конденсатор, цепь нагрузки 16, включенную между второй 17 шиной источника питания и первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами перемножающей ячейки Гильберта, которые связаны с первым 18 и вторым 19 потенциальными выходами устройства, третью общую шину источника питания.
Существенный недостаток известного смесителя состоит в том, что он имеет повышенные значения напряжения отрицательного источника питания 9 
, что не позволяет применять такую архитектуру в низковольтных IP-модулях и СФ-блоках с 
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в уменьшении напряжения питания в сравнении с прототипом не менее чем на 1 В при использовании однофазного сигнала по каналу «Y».
Поставленная задача решается тем, что в аналоговом смесителе двух сигналов, содержащем перемножающую ячейку Гильберта (1) с первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами и первым 4 и вторым 5 противофазными токовыми входами, источник сигнала 6 канала «X», связанный с базами транзисторов перемножающей ячейки Гильберта 1, первый 7 выходной транзистор канала «Y», коллектор которого соединен со вторым 5 токовым входом перемножающей ячейки Гильберта, а эмиттер через первый 8 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 9 шиной источника питания, второй 10 выходной транзистор канала «Y», эмиттер которого через второй 11 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 9 шиной источника питания, источник сигнала канала «Y» 12, связанный с эмиттером второго 10 выходного транзистора канала «Y» через первый 13 разделительный конденсатор, третий 14 токостабилизирующий двухполюсник, связанный с базой второго 10 выходного транзистора канала «Y», второй 15 разделительный конденсатор, цепь нагрузки 16, включенную между второй 17 шиной источника питания и первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами перемножающей ячейки Гильберт, которые связаны с первым 18 и вторым 19 потенциальными выходами устройства, третью общую шину источника питания, предусмотрены новые элементы и связи - коллектор второго 10 выходного транзистора канала «Y» соединен с первым 4 токовым входом перемножающей ячейки Гильберта, база второго 10 выходного транзистора канала «Y» соединена с базой первого 7 выходного транзистора канала «Y», а также базами первого 20 и второго 21 дополнительных транзисторов, которые соединены с коллекторами данных 20, 21 дополнительных транзисторов, причем эмиттер первого 20 дополнительного транзистора соединен с эмиттером второго 10 выходного транзистора канала «Y», эмиттер второго 21 дополнительного транзистора соединен с эмиттером первого 7 выходного транзистора капала «Y», а второй 15 разделительный конденсатор включен по переменному току между эмиттером второго 7 выходного транзистора канала «Y» и третьей общей шиной источника питания.
На фиг.1 представлена схема СС-прототипа, который содержит конкретное выполнение входной перемножающей ячейки Джильберта 1.
На фиг.2 представлена схема заявляемого СС в соответствии с формулой изобретения.
На фиг.3 представлена схема предлагаемого смесителя фиг.2 в среде Cadence на моделях SiGe интегральных транзисторов.
На фиг.4 приведена зависимость выходного дифференциального напряжения смесителя фиг.3 от напряжения ux по каналу «Х» при разных напряжениях Uy канала «Y».
На фиг.5 показана зависимость модуля коэффициента усиления но напряжению Ку смесителя фиг.3 от напряжения управления uy по каналу «Y».
На фиг.6 представлена осциллограмма выходного сигнала смесителя фиг.3, а на фиг.7 - спектр выходного сигнала смесителя-прототипа при fx=1 МГц, fy=10 кГц, ux=10 мВ, uy=10 мВ.
На фиг.8 показан спектр выходных сигналов заявляемого СС фиг.3 при fy=1 МГц, fx=10 кГц, ux=10 мВ, uy=10 мВ.
Заявляемый смеситель двух сигналов фиг.2 содержит перемножающую ячейку Гильберта (1) с первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами и первым 4 и вторым 5 противофазными токовыми входами, источник сигнала 6 канала «X» 6, связанный с базами транзисторов перемножающей ячейки Гильберта 1, первый 7 выходной транзистор канала «Y», коллектор которого соединен со вторым 5 токовым входом перемножающей ячейки Гильберта, а эмиттер через первый 8 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 9 шиной источника питания, второй 10 выходной транзистор канала «Y», эмиттер которого через второй 11 токостабилизирующий двухполюсник связан с первой 9 шиной источника питания, источник сигнала канала «Y» 12, связанный с эмиттером второго 10 выходного транзистора канала «Y» через первый 13 разделительный конденсатор, третий 14 токостабилизирующий двухполюсник, связанный с базой второго 10 выходного транзистора канала «Y», второй 15 разделительный конденсатор, цепь нагрузки 16, включенную между второй 17 шиной источника питания и первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами перемножающей ячейки Гильберта, которые связаны с первым 18 и вторым 19 потенциальными выходами устройства, третью общую шину источника питания, коллектор второго 10 выходного транзистора канала «Y» соединен с первым 4 токовым входом перемножающей ячейки Гильберта, база второго 10 выходного транзистора канала «Y» соединена с базой первого 7 выходного транзистора канала «Y», а также базами первого 20 и второго 21 дополнительных транзисторов, которые соединены с коллекторами данных 20, 21 дополнительных транзисторов, причем эмиттер первого 20 дополнительного транзистора соединен с эмиттером второго 10 выходного транзистора канала «Y», эмиттер второго 21 дополнительного транзистора соединен с эмиттером первого 7 выходного транзистора канала «Y», а второй 15 разделительный конденсатор включен по переменному току между эмиттером второго 7 выходного транзистора канала «Y» и третьей общей шиной источника питания.
На фиг.2 перемножающая ячейка Джильберта 1 реализована но классической схеме на транзисторах 20, 21, 22, 23. Цепь нагрузки 16 выполнена (в частном случае) на резисторах 24 и 25.
Рассмотрим работу СС фиг.2.
Синусоидальные напряжения первого смешиваемого сигнала ux (на входах Вх.х, 
канала «X») и второго смешиваемого сигнала uy (на входе Вх.у канала «Y») «перемножаются» традиционным образом в ячейке Джильберта 1.
Переменное входное напряжение канала uy для диапазона частот, когда можно пренебречь сопротивлением первого 13 и второго 15 разделительных конденсаторов, создает токи эмиттера транзисторов 20 и 21:
где rэ20=rэ21=rэ - сопротивления эмиттерных переходов транзисторов 20 и 21;
φт=26 мВ - температурный потенциал;
2I0 - статический ток третьего 14 токостабилизирующего двухполюсника.
Так как эмиттерно-базовые переходы транзисторов 20 и 10, а также 21 и 7 включены параллельно, коллекторные токи транзисторов 10 и 7, и соответственно, входные токи 
перемножающей ячейки Гильберта 1 будут противофазны. Это является необходимым условием качественного смещения сигналов.
Анализ фиг.4, а также фиг.5, 6, 7 и 8 показывает, что смеситель фиг.2 обеспечивает достаточно качественное преобразование сигналов ux и uy.
Для обеспечения работоспособности СС-прототипа минимально-возможное напряжение отрицательного источника питания 
находится из уравнения Кирхгофа:
В заявляемом СС фиг.2:
Таким образом, в предлагаемом устройстве минимальное напряжение питания отличается от напряжения питания СС-прототипа фиг.1 на величину:
В практических схемах с учетом реальных параметров элементов ΔE(-)≥1÷1.5 В, что весьма существенно для СС с низковольтным питанием.
Таким образом, заявляемый смеситель двух сигналов имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом, а также другими СС с малым напряжением питания, использующим низковольтный однофазный вход по каналу «Y».
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патентная заявка US №2008/113644.
2. Патентная заявка US №2006/0232334, fig.1.
3. Патент US №4.965.528. fig.2.
4. Патент US №6.744.308.
5. Патент US №7.633328.
6. Патент US №7,110.740.
7. Патентная заявка US №2009/0085663, fig.2.
8. Патент US №7.514.981. fig.1.
9. Авт.св. СССР №642843.
10. Патент US №5.933.771, fig.2.
11. Патент US №6.016.079, fig.4.
12. Патент US №5.057,784.
13. Патент US №4.286.226.
14. Патентная заявка US №2008/0261552, fig.1.
15. Патент US №6.373.345. fig.2.
16. Патентная заявка US №2010/0164595, fig.2.
17. Патентная заявка US №2010/0141325.
18. Патент US №4.344.188, fig.1, fig.3.
19. Патент ЕР 1455441.
20. Патент US №7.812.775, fig.20. fig, 16.
21. Патент ЕР 2235559, fig.3.
22. Патент US №7.676.212, fig.2.
23. Патентная заявка US №2008/0180156, fig.1, fig.5.
24. Патент US №5,825.231, fig.1.
25. Патент US №5.825.231, fig.7.
26. Патент US №7.514.981, fig.6.
27. Патент US №4.331.929.
28. Патент EP №2235559, fig.3.
29. Патент US №7.514.481, fig.5.
30. Патентная заявка US №2006/0232334, fig.7.
31. Патент DE №10351115, fig.3.
Claims (1)
- Смеситель сигналов, содержащий перемножающую ячейку Гильберта (1) с первым (2) и вторым (3) противофазными токовыми выходами и первым (4) и вторым (5) противофазными токовыми входами, источник сигнала (6) канала «X» (6), связанный с базами транзисторов перемножающей ячейки Гильберта (1), первый (7) выходной транзистор канала «Y», коллектор которого соединен со вторым (5) токовым входом перемножающей ячейки Гильберта, а эмиттер через первый (8) токостабилизирующий двухполюсник связан с первой (9) шиной источника питания, второй (10) выходной транзистор канала «Y», эмиттер которого через второй (11) токостабилизирующий двухполюсник связан с первой (9) шиной источника питания, источник сигнала канала «Y» (12), связанный с эмиттером второго (10) выходного транзистора канала «Y» через первый (13) разделительный конденсатор, третий (14) токостабилизируюший двухполюсник, связанный с базой второго (10) выходного транзистора канала «Y», второй (15) разделительный конденсатор, цепь нагрузки (16), включенную между второй (17) шиной источника питания и первым (2) и вторым (3) противофазными токовыми выходами перемножающей ячейки Гильберта, которые связаны с первым (18) и вторым (19) потенциальными выходами устройства, третью общую шину источника питания, отличающийся тем, что коллектор второго (10) выходного транзистора канала «Y» соединен с первым (4) токовым входом перемножающей ячейки Гильберта, база второго (10) выходного транзистора канала «Y» соединена с базой первого (7) выходного транзистора канала «Y», а также базами первого (20) и второго (21) дополнительных транзисторов, которые соединены с коллекторами данных (20), (21) дополнительных тратнзисторов, причем эмиттер первого (20) дополнительного транзистора соединен с эмиттером второго (10) выходного транзистора канала «Y», эмиттер второго (21) дополнительного транзистора соединен с эмиттером первого (7) выходного транзистора канала «Y», а второй (15) разделительный конденсатор включен по переменному току между эмиттером второго (7) выходного транзистора канала «Y» и третьей общей шиной источника питания.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123230/08A RU2452010C1 (ru) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Смеситель сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123230/08A RU2452010C1 (ru) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Смеситель сигналов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2452010C1 true RU2452010C1 (ru) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011123230/08A RU2452010C1 (ru) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Смеситель сигналов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2452010C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5825231A (en) * | 1992-08-26 | 1998-10-20 | U.S. Philips Corporation | Transformer circuit, double-balanced mixer |
| EP1622260A2 (en) * | 2004-07-31 | 2006-02-01 | Integrant Technologies Inc. | Differential amplifier circuit and mixer circuit having improved linearity |
| RU2383054C1 (ru) * | 2008-08-28 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Аналоговый перемножитель напряжений |
| RU2419189C1 (ru) * | 2010-02-09 | 2011-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Аналоговый перемножитель напряжений с низковольтным питанием |
-
2011
- 2011-06-08 RU RU2011123230/08A patent/RU2452010C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5825231A (en) * | 1992-08-26 | 1998-10-20 | U.S. Philips Corporation | Transformer circuit, double-balanced mixer |
| EP1622260A2 (en) * | 2004-07-31 | 2006-02-01 | Integrant Technologies Inc. | Differential amplifier circuit and mixer circuit having improved linearity |
| RU2383054C1 (ru) * | 2008-08-28 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Аналоговый перемножитель напряжений |
| RU2419189C1 (ru) * | 2010-02-09 | 2011-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Аналоговый перемножитель напряжений с низковольтным питанием |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ngo et al. | Single‐phase multilevel inverter based on switched‐capacitor structure | |
| US8138817B2 (en) | Passive harmonic-rejection mixer | |
| US20090280762A1 (en) | High-order harmonic rejection mixer using current steering technique | |
| Minaei et al. | Current‐mode electronically tunable universal filter using only plus‐type current controlled conveyors and grounded capacitors | |
| Raymond et al. | 27.12 mhz isolated high voltage gain multi-level resonant dc-dc converter | |
| US7679543B2 (en) | Current sampling mixer with harmonic rejection | |
| US9639719B2 (en) | Chopper-stabilized square cells | |
| RU2452010C1 (ru) | Смеситель сигналов | |
| Kumngern | A new CMOS second generation current conveyor with variable current gain | |
| Zare et al. | Circuit configuration of a reduced count modular multi-level inverter | |
| Malik et al. | A new quadratic boost converter with voltage multiplier cell: an analysis and assessment | |
| CN201590803U (zh) | 推挽式混频器 | |
| RU2436227C1 (ru) | Широкополосный усилитель | |
| CN115508735A (zh) | 纹波电压的发生方法、纹波电源电路及电源纹波测试系统 | |
| RU2450353C1 (ru) | Аналоговый смеситель двух сигналов с выходным каскодом | |
| RU2421897C1 (ru) | Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель | |
| Ding et al. | A step-up charge pump with high integration and full-coverage voltage conversion ratio | |
| RU2384936C1 (ru) | Управляемый двухкаскадный дифференциальный усилитель с отрицательной обратной связью по синфазному сигналу | |
| RU2475941C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с комплементарным входным каскадом | |
| RU2519563C2 (ru) | Составной транзистор | |
| RU2319296C1 (ru) | Быстродействующий дифференциальный усилитель | |
| Pandey et al. | SIMO Transadmittance Mode Active-C Universal Filter. | |
| RU2458456C1 (ru) | Аналоговый смеситель двух сигналов | |
| RU2419145C1 (ru) | Аналоговый перемножитель напряжений | |
| RU2504072C1 (ru) | Аналоговый смеситель сигналов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130609 |