本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種低電源電壓下高轉(zhuǎn)換增益無源混頻器，該混頻器包含輸入跨導(dǎo)放大級、開關(guān)混頻級和輸出跨阻放大級。輸入跨導(dǎo)級采用推挽跨導(dǎo)結(jié)構(gòu)，為了滿足0.6V電源電壓的要求，提出了一種基于兩級共源放大器的共模負(fù)反饋電路，使得跨導(dǎo)級共模偏置電壓等于一個固定的柵源電壓。開關(guān)混頻級對跨導(dǎo)放大級輸出的射頻電流進行調(diào)制，經(jīng)過低通濾波輸出中頻電流信號；輸出跨阻放大級吸收開關(guān)混頻級輸出的中頻電流并進行鏡像輸出，最終在負(fù)載電阻上得到中頻輸出電壓。同時提出了低電源電壓下的跨阻放大器，該跨阻放大器基于負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)輸出中頻頻段內(nèi)的低輸入阻抗，提高了電流利用效率和端口隔離度。該混頻器結(jié)構(gòu)功耗低、轉(zhuǎn)換增益高、端口隔離度好。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種混頻器，具體涉及一種低電源電壓下高轉(zhuǎn)換增益無源混頻器。
技術(shù)介紹
在射頻信號接收鏈路中，混頻器的作用是將輸入射頻信號下變頻至中頻或者基帶以便于后續(xù)模塊進行處理。從整個接收鏈路考慮，混頻器應(yīng)具有較高的轉(zhuǎn)換增益以抑制后級中頻放大電路以及濾波電路的噪聲對整個接收鏈路噪聲系數(shù)的影響。此外，混頻器本身應(yīng)具有較好的端口隔離度以減小在中頻端的本振泄漏。隨著CMOS工藝的不斷進步，電源電壓不斷減小，為混頻器的設(shè)計不斷提出復(fù)雜的課題。近年來，硅太陽能電池越來越多的應(yīng)用到電路系統(tǒng)中，而硅太陽能電池僅提供0. 6伏電源電壓，所以設(shè)計低電源電壓高增益的混頻器具有重要意義，將拓展硅太陽能電池供電電路系統(tǒng)的應(yīng)用。混頻器可以分為有源混頻器與無源混頻器，有源混頻器在提供混頻功能的同時一并具有對信號的放大功能，可以有效地抑制了較為嚴(yán)重的中頻電路噪聲，但是有源混頻器本身具有較大的噪聲，尤其是在零中頻接收機結(jié)構(gòu)中，其閃爍噪聲會帶來一定影響，而無源混頻器則沒有靜態(tài)電流，其閃爍噪聲也大大減小了，且無源混頻器的線性度通常會高于有源混頻器。經(jīng)典混頻結(jié)構(gòu)中，對于跨導(dǎo)級中將射頻電壓轉(zhuǎn)換為射頻電流時，由于接收機接受的信號一般很小，加之傳統(tǒng)跨導(dǎo)級電路的跨導(dǎo)值一般只為輸入晶體管的跨導(dǎo)值，在低偏置電流下其跨導(dǎo)值有限，轉(zhuǎn)換增益偏低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本專利技術(shù)的目的是提供一種低電源電壓下高轉(zhuǎn)換增益無源混頻器，使得跨導(dǎo)級電路的跨導(dǎo)值得到大大增強，盡可能降低輸出級跨阻放大器的輸入電阻。技術(shù)方案為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為一種低電源電壓下高轉(zhuǎn)換增益無源混頻器，包括輸入跨導(dǎo)放大級、無源混頻開關(guān)對和輸出跨阻放大級；其中，輸入跨導(dǎo)放大級包括用作射頻跨導(dǎo)管的第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一PMOS管、第二 PMOS管，第一、第二、第五、第六電阻，第一至第四電容，用于讀取輸出共模電平的第三電阻和第四電阻，組成共模反饋電路第一級恒流源負(fù)載共源放大電路的第三NMOS管和第三PMOS管，組成共模反饋電路第二級電阻負(fù)載共源放大電路的第四PMOS管和第八電阻，以及組成RC補償網(wǎng)絡(luò)的第七電阻和第五電容；無源混頻開關(guān)對包括第四至第七NMOS管，第六至第八電容；輸出跨阻放大級包括第八、第九、第十三、第十四NMOS管，用作電流源的第五、第七PMOS管，以共柵方式工作的第十二、第十七NMOS管，第十一、第十四電阻，組成反饋結(jié)構(gòu)的第一級恒流源負(fù)載共源放大電路的第六、第八PMOS管和用作電流源的第十、第十五NMOS管，組成反饋結(jié)構(gòu)的第二級電阻負(fù)載共源放大電路的第十一、第十六NMOS管和第十、第十三電阻，以及組成RC補償網(wǎng)絡(luò)的第九、第十二電阻和第九、第十電容；其中第一電容的上極板接輸入射頻信號正極，其下極板接第一 NMOS管的柵極；第二電容的上極板接輸入射頻信號負(fù)極，其下極板接第二 NMOS管的柵極；第一 NMOS管的柵極接第一電阻的負(fù)端，其漏極接第三電阻的正端，其源極接地；第二 NMOS管的柵極接第二電阻的負(fù)端，其漏極接第四電阻的正端，其源極接地；第一電阻和第二電阻的正端均接第一偏置電壓；第三電容的上極板接第一 NMOS管的柵極，其下極板接第一 PMOS管的柵極；第四電容的上極板接第二 NMOS管的柵極，其下極板接第二 PMOS管的柵極；第一 PMOS管的柵極接第五電阻的負(fù)端，其漏極接第三電阻的正端，其源極接電源電壓；第二 PMOS管的柵極接第六電阻的負(fù)端，其漏極接第四電阻的正端，其源極接電源電壓；第三NMOS管的柵極接第三電阻和第四電阻的負(fù)端，其源極接地，其漏極接第三PMOS管的漏極；第三PMOS管的柵極接第二偏置電壓，其源極接地，其漏極接第四PMOS管的柵極；第四PMOS管的柵極接第七電阻的正端，其源極接電源電壓，其漏極接第五電阻和第六電阻的正端；第八電阻的正端接第四PMOS管的漏極，其負(fù)端接地；第五電容的上極板接第七電阻的負(fù)端，其下極板接地；第六電容的上極板接第一 NMOS管的漏極，其下極板接第四、第五NMOS管的源極；第七電容的上極板接第二 NMOS管的漏極，其下極板接第六、第七NMOS管的源極；第四、第七NMOS管的柵極接本振信號的正極，第五、第六NMOS管的柵極接本振信號的負(fù)極；第四、第六NMOS管的漏極接第八電容的上極板，第五、第七NMOS管的漏極接第八電容的下極板；第八NMOS管的柵極接第十電阻(RlO)的負(fù)端，其漏極接第五PMOS管的漏極，其源極接地；第五PMOS管的柵極接第三偏置電壓，其漏極接第六PMOS管的柵極，其源極接電源電壓；第六PMOS管的柵極接第九電阻的正端，其漏極接第十NMOS管的漏極，其源極接電源電壓；第十NMOS管的柵極接第四偏置電壓，其漏極接第十一 NMOS管的柵極，其源極接地；第十一 NMOS管的柵極接第九電容的下極板，其漏極接第十電阻的負(fù)端，其源極接地；第九電容的上極板接第九電阻的負(fù)端，其下極板接第十一 NMOS管的柵極；第十電阻的正端接電源電壓，其負(fù)端接第九NMOS管的柵極；第九NMOS管的柵極接第八NMOS管的柵極，其漏極接第十二 NMOS管的源極，其源極接地；第十二 NMOS管的柵極接第五偏置電壓，其漏極接輸出電壓正端，其源極接第九NMOS管的漏極；第十一電阻的正端接電源電壓，其負(fù)端接輸出電壓正端；第十三NMOS管的柵極接第十三電阻的負(fù)端，其漏極接第七PMOS管的漏極，其源極接地；第七PMOS管的柵極接第三偏置電壓，其漏極接第八PMOS管的柵極，其源極接電源電壓；第八PMOS管的柵極接第十二電阻的正端，其漏極接第十五NMOS管的漏極，其源極接電源電壓；第十五NMOS管的柵極接第四偏置電壓，其漏極接第十六NMOS管的柵極，其源極接地；第十六NMOS管的柵極接第十電容的下極板，其漏極接第十三電阻的負(fù)端，其源極接地；第十電容的上極板接第十二電阻的負(fù)端，其下極板接第十六NMOS管的柵極；第十三電阻的正端接電源電壓，其負(fù)端接第十四NMOS管的柵極；第十四NMOS管的柵極接第十三NMOS管的柵極，其漏極接第十七NMOS管的源極，其源極接地；第十七NMOS管的柵極接第五偏置電壓，其漏極接輸出電壓負(fù)端，其源極接第十四NMOS管的漏極；第十四電阻的正端接電源電壓，其負(fù)端接輸出電壓負(fù)端。進一步的，所述第一、第二、第五、第六電阻均為偏置電阻，所述第十一、第十四電阻均為負(fù)載電阻，所述第一至第四、第六、第七電容均為耦合電容，所述第八電容為濾波電容。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果:1.電源電壓低。本專利技術(shù)的混頻器可以工作在0.6V的低電源電壓下。2.轉(zhuǎn)換增益高。本專利技術(shù)的混頻器的輸入跨導(dǎo)放大級采用推挽放大跨導(dǎo)增強結(jié)構(gòu)，使得跨導(dǎo)大大增強，從而提高混頻器轉(zhuǎn)換增益。3.中頻-射頻端口隔離度高。輸出跨阻放大級基于負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，使得跨阻放大級的輸入阻抗被進一步降低，從而使得輸出跨阻放大級輸入端的中頻電壓波動很小，這樣降低了中頻信號往跨導(dǎo)級輸出端的電壓饋通，穩(wěn)定了跨導(dǎo)級輸出電壓，提高了電流利用效率和立而口隔尚度。綜上所述，該0.6V低電源電壓下跨導(dǎo)增強無源混頻器具有功耗低、輸入跨導(dǎo)放大級跨導(dǎo)高、轉(zhuǎn)換增益高、端口隔離度好的特點。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的低電源電壓下跨導(dǎo)增強無源混頻器電路原理圖；圖2為本本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種低電源電壓下高轉(zhuǎn)換增益無源混頻器，其特征在于：包括輸入跨導(dǎo)放大級、無源混頻開關(guān)對和輸出跨阻放大級；其中，輸入跨導(dǎo)放大級包括用作射頻跨導(dǎo)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、第六電阻(R1、R2、R5、R6)，第一至第四電容(C1、C2、C3、C4)，用于讀取輸出共模電平的第三電阻(R3)和第四電阻(R4)，組成共模反饋電路第一級恒流源負(fù)載共源放大電路的第三NMOS管(NM3)和第三PMOS管(PM3)，組成共模反饋電路第二級電阻負(fù)載共源放大電路的第四PMOS管(PM4)和第八電阻(R8)，以及組成RC補償網(wǎng)絡(luò)的第七電阻(R7)和第五電容(C5)；無源混頻開關(guān)對包括第四至第七NMOS管(NM4、NM5、NM6、NM7)，第六至第八電容(C6、C7、C8)；輸出跨阻放大級包括第八、第九、第十三、第十四NMOS管(NM8、NM9、NM13、NM14)，用作電流源的第五、第七PMOS管(PM5、PM7)，以共柵方式工作的第十二、第十七NMOS管(NM12、NM17)，第十一、第十四電阻(R11、R14)，組成反饋結(jié)構(gòu)的第一級恒流源負(fù)載共源放大電路的第六、第八PMOS管(PM6、PM8)和用作電流源的第十、第十五NMOS管(NM10、NM15)，組成反饋結(jié)構(gòu)的第二級電阻負(fù)載共源放大電路的第十一、第十六NMOS管(NM11、NM16)和第十、第十三電阻(R10、R13)，以及組成RC補償網(wǎng)絡(luò)的第九、第十二電阻(R9、R12)和第九、第十電容(C9、C10)；其中：第一電容(C1)的上極板接輸入射頻信號正極，其下極板接第一NMOS管(NM1)的柵極；第二電容(C2)的上極板接輸入射頻信號負(fù)極，其下極板接第二NMOS管(NM2)的柵極；第一NMOS管(NM1)的柵極接第一電阻(R1)的負(fù)端，其漏極接第三電阻(R3)的正端，其源極接地；第二NMOS管(NM2)的柵極接第二電阻(R2)的負(fù)端，其漏極接第四電阻(R4)的正端，其源極接地；第一電阻(R1)和第二電阻(R2)的正端均接第一偏置電壓(1)；第三電容(C3)的上極板接第一NMOS管(NM1)的柵極，其下極板接第一PMOS管(PM1)的柵極；第四電容(C4)的上極板接第二NMOS管(NM2)的柵極，其下極板接第二PMOS管(PM2)的柵極；第一PMOS管(PM1)的柵極接第五電阻(R5)的負(fù)端，其漏極接第三電阻(R3)的正端，其源極接電源電壓；第二PMOS管(PM2)的柵極接第六電阻(R6)的負(fù)端，其漏極接第四電阻(R4)的正端，其源極接電源電壓；第三NMOS管(NM3)的柵極接第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的負(fù)端，其源極接地，其漏極接第三PMOS管(PM3)的漏極；第三PMOS管(PM3)的柵極接第二偏置電壓(2)，其源 極接地，其漏極接第四PMOS管(PM4)的柵極；第四PMOS管(PM4)的柵極接第七電阻(R7)的正端，其源極接電源電壓，其漏極接第五電阻(R5)和第六電阻(R6)的正端；第八電阻(R8)的正端接第四PMOS管(PM4)的漏極，其負(fù)端接地；第五電容(C5)的上極板接第七電阻(R7)的負(fù)端，其下極板接地；第六電容(C6)的上極板接第一NMOS管(NM1)的漏極，其下極板接第四、第五NMOS管(NM4、NM5)的源極；第七電容(C7)的上極板接第二NMOS管(NM2)的漏極，其下極板接第六、第七NMOS管(NM6、NM7)的源極；第四、第七NMOS管(NM4、NM7)的柵極接本振信號的正極，第五、第六NMOS管(NM5、NM6)的柵極接本振信號的負(fù)極；第四、第六NMOS管(NM4、NM6)的漏極接第八電容(C8)的上極板，第五、第七NMOS管(NM5、NM7)的漏極接第八電容(C8)的下極板；第八NMOS管(NM8)的柵極接第十電阻(R10)的負(fù)端，其漏極接第五PMOS管(PM5)的漏極，其源極接地；第五PMOS管(PM5)的柵極接第三偏置電壓(3)，其漏極接第六PMOS管(PM6)的柵極，其源極接電源電壓；第六PMOS管(PM6)的柵極接第九電阻(R9)的正端，其漏極接第十NMOS管(NM10)的漏極，其源極接電源電壓；第十NMOS管(NM10)的柵極接第四偏置電壓(4)，其漏極接第十一NMOS管(NM11)的柵極，其源極接地；第十一NMOS管(NM11)的柵極接第九電容(C9)的下極板，其漏極接第十電阻(R10)的負(fù)端，其源極接地；第九電容(C9)的上極板接第九電阻(R9)的...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種低電源電壓下高轉(zhuǎn)換增益無源混頻器，其特征在于:包括輸入跨導(dǎo)放大級、無源混頻開關(guān)對和輸出跨阻放大級； 其中，輸入跨導(dǎo)放大級包括用作射頻跨導(dǎo)管的第一 NMOS管(Wl)、第二 NMOS管(匪2)、第一 PMOS管(PMl)、第二 PMOS管(PM2)，第一、第二、第五、第六電阻(R1、R2、R5、R6)，第一至第四電容(C1、C2、C3、C4)，用于讀取輸出共模電平的第三電阻(R3)和第四電阻(R4)，組成共模反饋電路第一級恒流源負(fù)載共源放大電路的第三NMOS管(匪3)和第三PMOS管(PM3)，組成共模反饋電路第二級電阻負(fù)載共源放大電路的第四PMOS管(PM4)和第八電阻(R8)，以及組成RC補償網(wǎng)絡(luò)的第七電阻(R7)和第五電容(C5)； 無源混頻開關(guān)對包括第四至第七NMOS管(NM4、NM5、NM6、NM7)，第六至第八電容(C6、C7、C8)； 輸出跨阻放大級包括第八、第九、第十三、第十四NMOS管(NM8、NM9、NM13、NM14)，用作電流源的第五、第七PMOS管(PM5、PM7)，以共柵方式工作的第十二、第十七NMOS管(匪12、匪17)，第十一、第十四電阻(R11、R14)，組成反饋結(jié)構(gòu)的第一級恒流源負(fù)載共源放大電路的第六、第八PMOS管(PM6、PM8)和用作電流源的第十、第十五NMOS管(NM10、NM15)，組成反饋結(jié)構(gòu)的第二級電阻負(fù)載共源放大電路的第i^一、第十六NMOS管(匪11、匪16)和第十、第十三電阻(RIO、R13)，以及組成RC補償網(wǎng)絡(luò)的第九、第十二電阻(R9、R12)和第九、第十電容(C9、C10)； 其中: 第一電容(Cl)的上極板接輸入射頻信號正極，其下極板接第一 NMOS管(匪I)的柵極；第二電容(C2)的上極板接輸入射頻信號負(fù)極，其下極板接第二 NMOS管(匪2)的柵極；第一NMOS管(匪I)的柵極 接第一電阻(Rl)的負(fù)端，其漏極接第三電阻(R3)的正端，其源極接地；第二 NMOS管(匪2)的柵極接第二電阻(R2)的負(fù)端，其漏極接第四電阻(R4)的正端，其源極接地；第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的正端均接第一偏置電壓(I);第三電容(C3)的上極板接第一 NMOS管(NMl)的柵極，其下極板接第一 PMOS管(PMl)的柵極；第四電容(C4)的上極板接第二匪OS管(匪2)的柵極，其下極板接第二 PMOS管(PM2)的柵極；第一 PMOS管(PMl)的柵極接第五電阻(R5)的負(fù)端，其漏極接第三電阻(R3)的正端，其源極接電源電壓；第二 PMOS管(PM2)的柵極接第六電阻(R6)的負(fù)端，其漏極接第四電阻(R4)的正端，其源極接電源電壓；第三NMOS管(NM3)的柵極接第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的負(fù)端，其源極接地，其漏極接第三PMOS管(PM3)的漏極；第三PMOS管(PM3)的柵極接第二偏置電壓(2)，其源極接地，其漏極接第四PMOS管(PM4)的柵極；第四PMOS管(PM4)的柵極接第七電阻(R7)的正端，其源極接電源電壓，其漏極接第五電阻(R5)和第六電阻(R6)的正端；第八電阻(R8)的正端接第四PMOS管(PM4)的漏極，其負(fù)端接地；第五電容(C5)的上極板接第七電阻(R7)的負(fù)端，其下極板接地；第六電容(C6)的上極板接第一 NMOS管(匪I)的漏極，其下極板接第四、第五...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳超，吳建輝，劉杰，黃成，李紅，田茜，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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