[发明专利]高速二分频电路

说明书

技术领域

所揭示的实施例涉及包括差分锁存器的高频分频器。

背景技术

高频分频器用于许多应用中，包含用于无线电通信电路中。在一个实例中，包括差分锁存器的高频分频器接收输入信号且将所述输入信号分频，由此产生两个较低频率输出信号：同相(I)输出信号和正交(Q)输出信号。I和Q输出信号的频率可(例如)为输入信号的频率的一半。所述分频器以整数二分频。Q输出信号具有与I输出信号的频率相同的频率，但具有相对于I输出信号的九十度相移。此类分频器可(例如)用以将I信号和Q信号供应到无线电接收器中的混频器。通过改变如供应到混频器的I信号和Q信号的频率，接收器可经调谐以降频转换不同频率的信号。此情形仅为此类型的高频分频器的一个应用。高频分频器还可用于本机振荡器内的锁相回路(PLL)的回路分频器中，或用于将无线电电路中的其它多处的信号分频。

图1(现有技术)是一种类型的常规分频器的图。此分频器1包含两个差分锁存器2和3。分频器1接收差分输入信号VO，其包括导线4上的信号VOP和导线5上的信号VON。这些信号名称中的字母“VO”指示信号为VCO输出信号。分频器1接收差分输入信号VO且自其产生两个差分输出信号I和Q。差分输出信号I包括导线6上的信号IP和导线7上的信号IN。差分输出信号Q包括导线8上的信号QP和导线9上的信号QN。尽管图1的电路在一些应用中令人满意地操作，但其具有限制，包含不合需要的低频率操作范围。关于分频器1的类型的分频器的额外信息，见第7,521,976号美国专利。

图2(现有技术)是另一类型的常规分频器的图。分频器10包含两个差分锁存器11和12。分频器10接收差分输入信号VO，其包括导线13上的信号VOP和导线14上的信号VON。分频器10产生两个差分输出信号I和Q。差分输出信号I包含导线15上的信号IP和导线16上的信号IN。差分输出信号Q包括导线17上的信号QP和导线18上的信号QN。分频器10的电路拓扑的分频器可经实施且经控制以具有相对宽的频率操作范围，但在较高频率下，输出信号的电压摆动可以不合需要的方式降低且电路可消耗增加量的电流。在诸应用中(例如，在电池供电的蜂窝式电话的接收器中)，可能需要操作产生高频率(例如，数千兆赫兹或数千兆赫兹以上)的低相位噪音I和Q信号的分频器，而不消耗大量电力且不遭受与输出信号的低电压摆动相关联的缺点。

发明内容

一种高频分频器包括复数个差分锁存器。在一个应用中，所述高频分频器接收差分输入信号，且以二将所述信号分频，且输出两个差分输出信号。所述差分输出信号中的第一者是同相(I)差分输出信号。所述差分输出信号中的第二者是正交(Q)差分输出信号。所述分频器的每一差分锁存器包含一对交叉耦合的P沟道晶体管和可数字控制的可变电阻元件。通过设置一供应到所述可数字控制的可变电阻元件的多位数字控制值而控制所述差分锁存器在高分频器操作频率下具有较低输出电阻。控制所述差分锁存器在高分频器操作频率下具有此类减小的输出电阻允许在宽操作频率范围内维持差分锁存器的3dB带宽(固有频率)。所述可数字控制的可变电阻元件安置在所述差分锁存器的两个差分输出节点之间以使得无明显直流(DC)偏压电流流经所述可变电阻元件。因而，减小所述输出电阻并不明显地降级。所述分频器的所述输出电压摆动与常规高频分频器电路的输出信号电压摆动相比在高操作频率下并不明显地降级。由于输出电阻可在不存在输出信号电压摆动的严重降级的情况下在高操作频率下降低，所以并不必须增加流经所述锁存器的所述DC偏压电流以维持可接受的输出信号电压摆动且维持所述分频器在高操作频率下操作。因此，所述分频器的电流消耗与常规高频分频器电路的电流消耗相比在高操作频率下并不明显地增加。