[发明专利]低电源电压下高转换增益无源混频器

摘要

本发明公开了一种低电源电压下高转换增益无源混频器，该混频器包含输入跨导放大级、开关混频级和输出跨阻放大级。输入跨导级采用推挽跨导结构，为了满足0.6V电源电压的要求，提出了一种基于两级共源放大器的共模负反馈电路，使得跨导级共模偏置电压等于一个固定的栅源电压。开关混频级对跨导放大级输出的射频电流进行调制，经过低通滤波输出中频电流信号；输出跨阻放大级吸收开关混频级输出的中频电流并进行镜像输出，最终在负载电阻上得到中频输出电压。同时提出了低电源电压下的跨阻放大器，该跨阻放大器基于负反馈结构，实现输出中频频段内的低输入阻抗，提高了电流利用效率和端口隔离度。该混频器结构功耗低、转换增益高、端口隔离度好。

主权项

一种低电源电压下高转换增益无源混频器，其特征在于：包括输入跨导放大级、无源混频开关对和输出跨阻放大级；其中，输入跨导放大级包括用作射频跨导管的第一NMOS管(NM1)、第二NMOS管(NM2)、第一PMOS管(PM1)、第二PMOS管(PM2)，第一、第二、第五、第六电阻(R1、R2、R5、R6)，第一至第四电容(C1、C2、C3、C4)，用于读取输出共模电平的第三电阻(R3)和第四电阻(R4)，组成共模反馈电路第一级恒流源负载共源放大电路的第三NMOS管(NM3)和第三PMOS管(PM3)，组成共模反馈电路第二级电阻负载共源放大电路的第四PMOS管(PM4)和第八电阻(R8)，以及组成RC补偿网络的第七电阻(R7)和第五电容(C5)；无源混频开关对包括第四至第七NMOS管(NM4、NM5、NM6、NM7)，第六至第八电容(C6、C7、C8)；输出跨阻放大级包括第八、第九、第十三、第十四NMOS管(NM8、NM9、NM13、NM14)，用作电流源的第五、第七PMOS管(PM5、PM7)，以共栅方式工作的第十二、第十七NMOS管(NM12、NM17)，第十一、第十四电阻(R11、R14)，组成反馈结构的第一级恒流源负载共源放大电路的第六、第八PMOS管(PM6、PM8)和用作电流源的第十、第十五NMOS管(NM10、NM15)，组成反馈结构的第二级电阻负载共源放大电路的第十一、第十六NMOS管(NM11、NM16)和第十、第十三电阻(R10、R13)，以及组成RC补偿网络的第九、第十二电阻(R9、R12)和第九、第十电容(C9、C10)；其中：第一电容(C1)的上极板接输入射频信号正极，其下极板接第一NMOS管(NM1)的栅极；第二电容(C2)的上极板接输入射频信号负极，其下极板接第二NMOS管(NM2)的栅极；第一NMOS管(NM1)的栅极接第一电阻(R1)的负端，其漏极接第三电阻(R3)的正端，其源极接地；第二NMOS管(NM2)的栅极接第二电阻(R2)的负端，其漏极接第四电阻(R4)的正端，其源极接地；第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的正端均接第一偏置电压(1)；第三电容(C3)的上极板接第一NMOS管(NM1)的栅极，其下极板接第一PMOS管(PM1)的栅极；第四电容(C4)的上极板接第二NMOS管(NM2)的栅极，其下极板接第二PMOS管(PM2)的栅极；第一PMOS管(PM1)的栅极接第五电阻(R5)的负端，其漏极接第三电阻(R3)的正端，其源极接电源电压；第二PMOS管(PM2)的栅极接第六电阻(R6)的负端，其漏极接第四电阻(R4)的正端，其源极接电源电压；第三NMOS管(NM3)的栅极接第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的负端，其源极接地，其漏极接第三PMOS管(PM3)的漏极；第三PMOS管(PM3)的栅极接第二偏置电压(2)，其源 极接地，其漏极接第四PMOS管(PM4)的栅极；第四PMOS管(PM4)的栅极接第七电阻(R7)的正端，其源极接电源电压，其漏极接第五电阻(R5)和第六电阻(R6)的正端；第八电阻(R8)的正端接第四PMOS管(PM4)的漏极，其负端接地；第五电容(C5)的上极板接第七电阻(R7)的负端，其下极板接地；第六电容(C6)的上极板接第一NMOS管(NM1)的漏极，其下极板接第四、第五NMOS管(NM4、NM5)的源极；第七电容(C7)的上极板接第二NMOS管(NM2)的漏极，其下极板接第六、第七NMOS管(NM6、NM7)的源极；第四、第七NMOS管(NM4、NM7)的栅极接本振信号的正极，第五、第六NMOS管(NM5、NM6)的栅极接本振信号的负极；第四、第六NMOS管(NM4、NM6)的漏极接第八电容(C8)的上极板，第五、第七NMOS管(NM5、NM7)的漏极接第八电容(C8)的下极板；第八NMOS管(NM8)的栅极接第十电阻(R10)的负端，其漏极接第五PMOS管(PM5)的漏极，其源极接地；第五PMOS管(PM5)的栅极接第三偏置电压(3)，其漏极接第六PMOS管(PM6)的栅极，其源极接电源电压；第六PMOS管(PM6)的栅极接第九电阻(R9)的正端，其漏极接第十NMOS管(NM10)的漏极，其源极接电源电压；第十NMOS管(NM10)的栅极接第四偏置电压(4)，其漏极接第十一NMOS管(NM11)的栅极，其源极接地；第十一NMOS管(NM11)的栅极接第九电容(C9)的下极板，其漏极接第十电阻(R10)的负端，其源极接地；第九电容(C9)的上极板接第九电阻(R9)的负端，其下极板接第十一NMOS管(NM11)的栅极；第十电阻(R10)的正端接电源电压，其负端接第九NMOS管(NM9)的栅极；第九NMOS管(NM9)的栅极接第八NMOS管(NM8)的栅极，其漏极接第十二NMOS管(NM12)的源极，其源极接地；第十二NMOS管(NM12)的栅极接第五偏置电压(5)，其漏极接输出电压正端，其源极接第九NMOS管(NM9)的漏极；第十一电阻(R11)的正端接电源电压，其负端接输出电压正端；第十三NMOS管(NM13)的栅极接第十三电阻(R13)的负端，其漏极接第七PMOS管(PM7)的漏极，其源极接地；第七PMOS管(PM7)的栅极接第三偏置电压(3)，其漏极接第八PMOS管(PM8)的栅极，其源极接电源电压；第八PMOS管(PM8)的栅极接第十二电阻(R12)的正端，其漏极接第十五NMOS管(NM15)的漏极，其源极接电源电压；第十五NMOS管(NM15)的栅极接第四偏置电压(4)，其漏极接第十六NMOS管(NM16)的栅极，其源极接地；第十六NMOS管(NM16)的栅极接第十电容(C10)的下极板，其漏极接第十三电阻(R13)的负端，其源极接地；第十电容(C10)的上极板接第十二电阻(R12)的负端，其下极板接第十六NMOS管(NM16)的栅极；第十三电阻(R13)的正端接电源电压，其负端接第十四NMOS管(NM14)的栅极；第十四NMOS管(NM14)的栅极接第十三NMOS管(NM13)的栅极，其漏极接第十 七NMOS管(NM17)的源极，其源极接地；第十七NMOS管(NM17)的栅极接第五偏置电压(5)，其漏极接输出电压负端，其源极接第十四NMOS管(NM14)的漏极；第十四电阻(R14)的正端接电源电压，其负端接输出电压负端。