專利名稱：用于ZIF混頻器的最小化1/f噪聲結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及混頻器。本發(fā)明具體涉及直接轉(zhuǎn)換混頻器、降頻轉(zhuǎn)換混頻器以及在這些種混頻器中Gilbert單元型的配置。
背景技術(shù)：
圖1說明了一種公知的ZIF降頻轉(zhuǎn)換RF混頻器10，其包括公知的由NPN雙極晶體管Q3-Q8組成的Gilbert單元配置。該Gilbert單元將在一對(duì)輸出端OUT1和OUT2之間產(chǎn)生的差動(dòng)輸出電壓V01、V02控制為一對(duì)混頻電壓VM1和VM2的頻率和一對(duì)局部振蕩電壓VL0+和VL0-的頻率之間的頻率差動(dòng)的函數(shù)。通常利用一對(duì)多晶硅電阻器R5和R6來提供偏壓電流IB1和IB2給Gilbert單元。如圖2中示例性說明的，DC電流經(jīng)由電壓源Vcc流過多晶硅電阻器R5和R6的流動(dòng)導(dǎo)致在數(shù)據(jù)基本頻帶的低端處的差動(dòng)輸出電壓V01、V02中的噪聲等級(jí)顯著地提高了。在數(shù)據(jù)基本頻帶的低端處的這種噪聲可阻止由差動(dòng)輸出電壓V01、V02表現(xiàn)出的數(shù)據(jù)的連續(xù)調(diào)制或解調(diào)。
因此，即使不消除，也需要將由多晶硅電阻器R7和R 8在數(shù)據(jù)基本頻帶的低端處對(duì)差動(dòng)輸出電壓V01、V02造成的噪聲減到最小。一種公知的解決辦法是增加多晶硅電阻器R5和R6的尺寸。從圖2的說明中可觀察到，多晶硅電阻器R5和R6尺寸的增加可以減小在數(shù)據(jù)基本頻帶的低端處由多晶硅電阻器R5和R6所造成的噪聲的數(shù)量。但是，增加多晶硅電阻器R5和R6的尺寸對(duì)于混頻器的大多數(shù)應(yīng)用來說可能是不切實(shí)際的。此外，如圖2中示例性說明的，在1Hz和100Hz之間可仍舊存在由多晶硅電阻器R5和R6造成的大量噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要通過提供即使不消除也可以將對(duì)混頻器的差動(dòng)輸出電壓造成的噪聲減到最小的差動(dòng)載荷和電阻滲漏來克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的一種形式是一種混頻器，其包括一對(duì)輸出端、Gilbert單元和多晶硅電阻器。該Gilbert單元控制輸出端之間的差動(dòng)輸出電壓。多晶硅電阻器提供差動(dòng)載荷給差動(dòng)輸出電壓。
從接下來結(jié)合附圖對(duì)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中將使本發(fā)明的前述形式以及其他形式、特征和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯。詳細(xì)的說明和附圖僅是為了說明本發(fā)明而不是限定本發(fā)明，本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求和其等效內(nèi)容限定的。


圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種公知混頻器的示意圖；圖2說明了圖1所示混頻器的差動(dòng)輸出電壓的噪聲和頻率之間的運(yùn)算關(guān)系；圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種混頻器的示意圖；并且圖4說明了圖3所示混頻器的差動(dòng)輸出電壓的噪聲和頻率之間的運(yùn)算關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
如圖1中所說明的，公知的混頻器10包括偏壓級(jí)20、差動(dòng)增益級(jí)30和差動(dòng)混頻級(jí)40。偏壓級(jí)20通常利用電流源Cs、電壓源Vs、NPN雙極晶體管Q1、電阻器組21和NPN雙極晶體管Q2，用來在晶體管Q2的發(fā)射極端產(chǎn)生偏置電壓VB。
差動(dòng)增益級(jí)30利用電阻器R1、NPN雙極晶體管Q3和電阻器R2，用來將混頻電流IM1從差動(dòng)混頻級(jí)40經(jīng)過晶體管Q3的集電極端和發(fā)射極端拉到共用參考CREF。差動(dòng)增益級(jí)30進(jìn)一步利用電阻器R3、NPN雙極晶體管Q4和電阻器R4，用來將混頻電流IM2從差動(dòng)混頻級(jí)40經(jīng)過晶體管Q4的集電極端和發(fā)射極端拉到共用參考CREF。
差動(dòng)混頻級(jí)40利用多晶硅電阻器R5來提供從電壓源Vcc開始經(jīng)過晶體管Q5和Q7的集電極端和發(fā)射極端的偏壓電流IB1的流動(dòng)，并利用多晶硅電阻器R6來提供從電壓源Vcc開始經(jīng)過晶體管Q6和Q8的集電極端和發(fā)射極端的偏壓電流IB2的流動(dòng)。
利用電容器C1形成的差動(dòng)混頻級(jí)40的低通濾波器耦合在輸出端OUT1和OUT2之間，用以限定數(shù)據(jù)基本頻帶，例如，圖2中所說明的數(shù)據(jù)基本頻帶。
如本文中前面所描述的，在公知的單端載荷方式中利用多晶硅電阻器R 5和R6的缺點(diǎn)是，當(dāng)DC電流流過多晶硅電阻器R5和R6時(shí)對(duì)差動(dòng)輸出電壓V01、V02產(chǎn)生了1/f噪聲。如圖2中所描述的，在用于差動(dòng)輸出電壓V01、V02的數(shù)據(jù)基本頻帶低端附近的頻率處，這種噪聲的影響可以是非常明顯的。
圖3說明了一種新的且獨(dú)特的ZIP降頻轉(zhuǎn)換RF混頻器11，其包括偏壓級(jí)20(圖1)、差動(dòng)增益級(jí)30(圖1)、差動(dòng)混頻級(jí)50和差動(dòng)偏壓級(jí)60。
差動(dòng)混頻級(jí)50利用了與圖1的描述有關(guān)的如本文中前面所描述的晶體管Q5-Q8和電容器C1。代替了多晶硅電阻器R5和R6(圖1)，差動(dòng)偏壓級(jí)60利用了一對(duì)利用PNP雙極晶體管Q11和Q12形成的電流源。電流源Q11提供了從電壓源Vcc開始經(jīng)過晶體管Q5和Q7的集電極端和發(fā)射極端的偏壓電流IB1的流動(dòng)，電流源Q12提供了從電壓源Vcc開始經(jīng)過晶體管Q6和Q8的集電極端和發(fā)射極端的偏壓電流IB2的流動(dòng)。晶體管Q11和Q12是PNP雙極晶體管Q10的電流反射鏡，PNP雙極晶體管Q10受NPN雙極晶體管Q9和電阻器組51控制，而電阻器組51接收來自偏壓級(jí)20的偏置電壓VB。
差動(dòng)混頻級(jí)50進(jìn)一步利用耦合在輸出端OUT1和OUT2之間并與電容器C1并聯(lián)的多晶硅電阻器R7。多晶硅電阻器R7提供差動(dòng)載荷給差動(dòng)輸出電壓V01、V02。如圖4中示例性說明的，這樣做的結(jié)果是，即使不消除，通過多晶硅電阻器R7對(duì)差動(dòng)輸出電壓V01、V02的噪聲影響也是最小化的。從該說明中可觀察到，在與多晶硅電阻器R7的尺寸無關(guān)的整個(gè)IF數(shù)據(jù)基本頻帶范圍內(nèi)，由多晶硅電阻器R7導(dǎo)致的任何噪聲影響即使不消除也被顯著地減少了。
差動(dòng)偏壓級(jí)60進(jìn)一步利用電阻器R8和電阻器R9，用于分別阻止DC電流流過電流源Q11和Q12。如圖4中示例性說明的，這樣做的結(jié)果是，即使不消除，通過電阻器R8和R9對(duì)差動(dòng)輸出電壓V01、V02的噪聲影響也是最小化的。從該說明中可觀察到，在整個(gè)IF數(shù)據(jù)基本頻帶范圍內(nèi)，由電流源Q11和Q12導(dǎo)致的任何噪聲影響即使不消除也被顯著地減少了。在一個(gè)實(shí)施例中，電阻器R8和R9可以是多晶硅電阻器。
重要的是應(yīng)注意到，圖3說明了本發(fā)明的特定應(yīng)用和實(shí)施例，但并不打算將本公開或權(quán)利要求的范圍限定在本文中提到的內(nèi)容中。通過閱讀本說明書并重新參看其附圖，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將立即變得很明顯的是，偏壓級(jí)20(圖3)、差動(dòng)增益級(jí)30(圖3)、差動(dòng)混頻級(jí)S50(圖3)和差動(dòng)偏壓級(jí)S60(圖3)的許多其它實(shí)施例都是可能的，并且這些實(shí)施例是可預(yù)期的并落入到當(dāng)前本發(fā)明所要求的范圍內(nèi)。
盡管本文中所公開的本發(fā)明的實(shí)施例目前被認(rèn)為是優(yōu)選的，但在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做出各種改變和修改。在所附的權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的范圍，并且落入在等效的含義和范圍內(nèi)的所有改變也都打算包含在其內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混頻器(11)，包括第一輸出端(OUT1)；第二輸出端(OUT2)；Gilbert單元(Q3-Q8)，用于控制所述第一輸出端(OUT1)和所述第二輸出端(OUT2)之間的差動(dòng)輸出電壓；和多晶硅電阻器(R7)，用于提供差動(dòng)載荷給差動(dòng)輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1的混頻器(11)，進(jìn)一步包括第一電流源(Q11)，用于提供第一偏壓電流給所述Gilbert單元(Q3-Q8)；和第一電阻器(R8)，用于阻止DC電流流過所述第一電流源(Q11)。
3.如權(quán)利要求2的混頻器(11)，其中所述第一電阻器(R8)是多晶硅電阻器。
4.如權(quán)利要求2的混頻器(11)，進(jìn)一步包括第二電流源(Q12)，用于提供第二偏壓電流給所述Gilbert單元(Q3-Q8)；和第二電阻器(R9)，用于阻止DC電流流過所述第一電流源(Q12)。
5.如權(quán)利要求4的混頻器(11)，其中所述第二電阻器(R9)是多晶硅電阻器。
6.一種操作混頻器(11)的方法，所述方法包括操作混頻器(11)的Gilbert單元(Q3-Q8)，用以控制在混頻器(11)的一對(duì)輸出端(OUT1、OUT2)之間的差動(dòng)輸出電壓；和操作混頻器(11)的多晶硅電阻器(R7)，用以提供差動(dòng)載荷給差動(dòng)輸出電壓。
7.如權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括操作混頻器(11)的第一電流源(Q11)，用以給Gilbert單元(Q3-Q8)提供第一偏壓電流；和操作混頻器(11)的第一電阻器(R8)，用以阻止DC電流流過第一電流源(Q11)。
8.如權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括操作混頻器(11)的第二電流源(Q12)，用以給Gilbert單元(Q3-Q8)提供第二偏壓電流；和操作混頻器(11)的第二電阻器(R9)，用以阻止DC電流流過第二電流源(Q12)。
全文摘要
混頻器(11)的Gilbert單元(Q3－Q8)控制混頻器(11)的一對(duì)輸出端(OUT1、OUT2)之間的差動(dòng)輸出電壓?；祛l器(11)的多晶硅電阻器(R7)給差動(dòng)輸出電壓提供差動(dòng)載荷?；祛l器(11)的一對(duì)電流源(Q11、Q12)給Gilbert單元(Q3－Q8)提供偏壓電流?；祛l器(11)的一對(duì)電阻器(R8、R9)分別阻止DC電流流過電流源(Q11、Q12)。
文檔編號(hào)H03D7/14GK1729616SQ200380106592
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者V·R·瓦圖亞, L·洛科科 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司