[发明专利]混合电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合电路。

背景技术

混合电路是将几个系统的信号电气地混合而生成一个系统的信号的电路。作为记载有普通的混合电路的文献，例如列举非专利文件1。

图6是用于说明非专利文件1所记载的混合电路的电路图。图6所示的混合电路由输出电压信号生成部801、频率变换部802、输入部803、局部振荡信号生成电路5构成。输入部803具有阻抗匹配电路2，从电压信号源9输出的信号经由阻抗值Z的信号源输出阻抗元件1输入到栅极接地MOS晶体管M1的源极和源极接地MOS晶体管M2的栅极。栅极接地MOS晶体管M1的栅极和源极接地MOS晶体管M2的栅极被偏压为所需的电压Vb1、Vb2以使MOS晶体管M1、M2作为电压-电流变换元件而进行动作。

栅极接地MOS晶体管M1的漏极、源极接地MOS晶体管M2的漏极与频率变换MOS晶体管M3、M4、M5、M6的源极连接。对频率变换MOS晶体管M3~M6的栅极输入从局部振荡信号生成电路5输出的局部振荡信号。

频率变换MOS晶体管M3~M6的漏极与电流-电压变换用的电阻元件6、7连接。频率变换MOS晶体管M3~M6与电阻元件6、7的连接点为图6所示的电路的输出端子10a、10b(将输出电压记为差动电压信号OUT+、OUT-)。

以上的混合电路如下这样进行动作。即，在输入部803中，输入信号Vin从电压信号源9经由信号源输出阻抗元件1、阻抗匹配电路2向节点8施加电压。被施加的电压通过栅极接地MOS晶体管M1和源极接地MOS晶体管M2被变换为相互反相的电流。通过这种动作，单端电压信号被变换为差动电流信号，因此输入部803相当于单端-差动信号变换部。

通过输入部803生成的电流经由频率变换MOS晶体管M3、M4、M5、M6而与在局部振荡信号生成电路5中生成的局部振荡信号相乘，并被进行频率变换而成为电流信号。电流信号通过电阻元件6、7而被变换为电压信号，作为差动电压信号OUT+、OUT-而从输出端子10a、10b输出。

但是，在频率变换MOS晶体管M3、M4、M5、M6作为理想开关进行动作的情况下，图6所示的电路的非线性成分如下那样表示。此外，根据非专利文件1，为了计算电路的非线性成分，使MOS晶体管单体的Vgs-Ids特性近似为如(1)式那样。另外，图7示出MOS晶体管单体的Vgs。

Ids=gm1×Vgs+gm3×Vgs³    (1)式

在上述(1)式中，Ids表示漏极电流(来自DC偏压的变化量)，Vgs表示栅极-源极间电压(来自DC偏压的变化量)，gm1表示一阶跨导，gm3表示三阶跨导。在(1)式中，gm3×Vgs³为非线性成分产生的主要因素。

另外，输入信号Vin如(2)式那样来表示。

Vin=A×cos(ωin×t)    (2)式

在上述(2)式中，A是输入信号Vin的振幅，ωin是输入信号Vin的频率。

如果使用上述(1)式、(2)式来计算栅极接地MOS晶体管M1的漏极电流，则得到(3)式。

Ids_M1＝-(1/2)×gm1_M1×Vin-(1/16)×gm3_M1×Vin³    (3)式

在(3)式中，Ids_M1是栅极接地MOS晶体管M1的漏极电流，gm1_M1是栅极接地MOS晶体管M1的一阶跨导，gm3_M1是栅极接地MOS晶体管M1的三阶跨导。

同样，如果计算源极接地MOS晶体管M2的漏极电流，则得到(4)式。

Ids_M2=(1/2)×gm1_M2×Vin+(1/8)×gm3_M2×Vin³

-(1/16)×(gm1_M2/gm1_M1)×gm3_M2×Vin³    (4)式

在(4)式中，Ids_M2是源极接地MOS晶体管M2的漏极电流，gm1_M2是源极接地MOS晶体管M2的一阶跨导，gm3_M2是源极接地MOS晶体管M2的三阶跨导。

在此，用(5)式定义从局部振荡信号生成电路5输入到混合电路的局部振荡信号VL0。

VL0=AL0×cos(ωL0×t)    (5)式

在(5)式中，AL0是局部振荡信号的振幅，ωL0是局部振荡信号的频率。如果使用(3)式~(5)式来计算图1所示的混合电路的差动输出信号V_{out_diff}((OUT+)-(OUT-))，则得到(6)式。