切换电路、集成电路、主动混频器电路及相关方法技术

本发明专利技术揭露一种用于一主动混频器的一切换电路。该切换电路包括一第一对平行切换装置和一第二对平行切换装置。该第一和第二对平行切换装置以一堆叠组态配置在一输入节点和一对差动输出节点之间，其中该输入节点用以接收包括一第一输入频率信号的一输入电流。该第一对平行切换装置受控于一第二输入频率信号。该第二对平行切换装置受控于该第二输入频率信号的一对应相位偏移信号。位于第一和第二对平行切换装置的两第一切换装置之间的一共同节点被电性连接至位于该第一和第二对平行切换装置的两第二切换装置之间的一共同节点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于切换电路，特别是有关于用于主动混频器电路的切换电路。
技术介绍
在射频传送器的
中，混频器电路被用于将一低频的基频信号或一中频信号提升转换为一射频信号。由混频器电路所引起的信号失真可能导致基本信号损坏，且可能导致不乐见落在其他频带的频谱分量对其他传送单元造成不必要的干扰。因此，最小化混频器电路的信号失真是一重要的议题。图1以一例子举例说明传统的一主动混频器电路结构100。不像被动混频器电路，主动混频器电路可具有增益，并利用一放大元件来确保乘积信号所需信号强度。主动混频器电路亦在输入埠和输出埠之间能提供良好的隔离度。具体来说，图1举例说明一双平衡混频器电路。该双平衡混频器电路的优点在于具有相对双输入的一对对称路径，使得两输入信号之其一输出至输出端。图1所示主动混频器电路结构100包括由两晶体管装置Mm1和Mm2组成的一跨导级110。晶体管装置Mm1和Mm2被配置以接收一第一(差动)输入频率电压信号(±)umi，并将所接收的第一输入频率电压信号(±)umi转换成相同频率的(差动)输入电流io1,2，其中上述相同频率为ωb。图1所示主动混频器电路结构100更包括由两对切换晶体管装置Msw1a,1b和Msw2a,2b组成的一切换级120。切换晶体管装置Msw1a,1b,2a,2b将输入电流io1,2乘上频率为ωLO的一第二(差动)输入频率电压信号up,n以形成差动输出电流iM1,2。隔离晶体管装置MB1和MB2被配置在跨导级110和切换级120之间以改善输出阻抗和隔离度，使跨导级110成为更理想的跨导器。在DimitriosPapadopoulos于2008年所发表论文“APowerEfficientLinearMulti-ModeCMOSradioTransmitter”之中，定义了由双平衡混频器电路结构的切换级120所引起的失真可分为两种类型：静态重叠失真(staticoverlapdistortion,SOD)和动态切换失真(dynamicswitchingdistortion,DSD)。图2举例说明切换级120的一第一对切换装置Msw1a,1b。对于静态重叠失真而言，考量到在切换级120的该输入节点没有寄生电容(CS)的情形。图3以一图示表示在切换级120的该第一对切换装置Msw1a,1b发生静态重叠失真的原因。在一理想电路之中，在每一时间点，该第一对切换装置Msw1a,1b之中仅只有一切换晶体管装置Msw1a,1b会导通。然而，在实际应用之中，该第一对切换装置Msw1a,1b并无法即刻切换，导致出现该第一对切换装置Msw1a,1b中两切换晶体管装置Msw1a,1b同时导通的重叠周期。如图3所示，当该第一对切换装置由Msw1a导通转态至Msw1b导通时，由于该输入频率电压信号up,n具有一有限范围，出现两切换晶体管装置Msw1a,1b同时导通的重叠周期。在两切换晶体管装置Msw1a,1b同时导通的重叠周期之间，该输入电流io1所引起的失真使该输出电流iM(iM＝iMN-iMP)以非瞬时的和非线性的形式由+io1,2转换至-io1,2。对于动态切换失真而言，考量到在切换级120的该输入节点具有寄生电容(CS)的情形。寄生电容CS包括切换级120的该切换晶体管装置Msw1a和Msw1b的栅极-源极间(gate-source)寄生电容和源极-基板间(source-bulk)寄生电容、以及图1所示该第一对切换装置Msw1a,1b下方隔离晶体管装置MB1的漏极-基板间(drain-bulk)寄生电容。图4以一图示表示在切换级120的该第一对切换装置Msw1a,1b发生动态切换失真的原因。如图4所示，为了使该对切换装置由一边完全切换至另一边，不可避免的是要产生加在图2所示该切换晶体管装置Msw1a和Msw1b之间的共同节点S上的一摆动电压us(如图4的上图所示)。摆动电压us
所引起流经寄生电容CS的一电流取决于输入信号io1以及取决于装置非线性度，从而导致流经该第一对切换装置Msw1a,1b的失真电流。在上述论文中，DimitriosPapadopoulos藉由将该第一对切换装置Msw1a,1b建模成图5所示于两倍切换频率(2ωLO)进行转换的一源极随耦器(source-follower)，以量化上述动态切换失真。在上述模型之中可以见到，当输入电流io1的频率为2ωLO时，交叉乘积(cross-product)从而导致流经寄生电容CS的谐波频率在2ωLO±n*ωb的失真电流。在图1所示混频器电路中，上述失真电流谐波被混频至该第二(差动)输入频率电压信号up,n的频率ωLO之中。因此，上述谐波频率在2ωLO±n*ωb的失真电流变成被降频至频率在ωLO±n*ωb的该混频器电路的基本输出信号。因此，有需要最小化在主动混频器电路结构100的输出电流iM1,2上静态重叠失真和动态切换失真的效应。在上述论文中，DimitriosPapadopoulos提出在该两切换对之间引入一开关Q以应对(coping)静态重叠失真和动态切换失真的效应，其中开关Q关闭于该第一对切换装置Msw1a,1b中两切换晶体管装置Msw1a,1b同时导通的重叠周期。在此情形下，开关Q强迫电流io3相等于电流io4，从而淬灭(quenching)在该重叠周期间输出端的差动电流。然而，上述解决方案的问题在于产生上述淬灭信号(quenchingsignal)，上述淬灭信号需要非常精确且能正确定时(信号延迟需为接近零或同步)以至于仅作用在重叠周期之中。只要淬灭装置(quenchingdevice)启用(active)时，将会短路该混频器，因此若淬灭装置比需要的启用还久时，会明显恶化该混频器的操作(减少增益)。在实际应用上产生一淬灭信号很困难，且产生该淬灭信号的电路通常需要很高的功耗。
技术实现思路
根据本专利技术第一方面，提供一种适用于主动混频器的切换电路，该切换电路包括一第一对切换装置(M1a、M1b)以及一第二对切换装置(M2a、M2b)，该第一对切换装置和该第二对切换装置被配置以使得：-该第一对切换装置的一第一切换装置(M1a)与该第二对切换装置的一第一切换装置(M2a)串联于该切换电路的一输入节点和该切换电路的一第一差动输出节点之间，其中该输入节点用以接收包括一第一输入频率信号的一输入电流；-该第一对切换装置的一第二切换装置(M1b)与该第二对切换装置的一第二切换装置(M2b)串联于该切换电路的该输入节点和该切换电路的一第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于主动混频器的切换电路，其特征在于，该切换电路包括一第一对切换装置以及一第二对切换装置，该第一对切换装置和该第二对切换装置被配置以使得：该第一对切换装置的一第一切换装置与该第二对切换装置的一第一切换装置串联于该切换电路的一输入节点和该切换电路的一第一差动输出节点之间，其中该输入节点用以接收包括一第一输入频率信号的一输入电流；该第一对切换装置的一第二切换装置与该第二对切换装置的一第二切换装置串联于该切换电路的该输入节点和该切换电路的一第二差动输出节点之间；该第一对切换装置受控于一第二输入频率信号，该第二输入频率信号包括一对差动信号，以及该第一对切换装置的该第一和第二切换装置分别受控于该第二输入频率信号的该对差动信号的各别互补信号分量；该第二对切换装置受控于该第二输入频率信号的一对应相位偏移信号，以及该第二对切换装置的该第一和第二切换装置分别受控于该第二输入频率信号的该对应相位偏移信号的一对差动信号的各别互补信号分量；以及位于该第一对切换装置的该第一切换装置与该第二对切换装置的该第一切换装置之间的一共同节点被电性连接至位于该第一对切换装置的该第二切换装置与该第二对切换装置的该第二切换装置之间的一共同节点。...

【技术特征摘要】
2014.12.19 US 62/094,130;2015.11.20 US 14/946,9371.一种适用于主动混频器的切换电路，其特征在于，该切换电路包括一第
一对切换装置以及一第二对切换装置，该第一对切换装置和该第二对切换装置
被配置以使得：
该第一对切换装置的一第一切换装置与该第二对切换装置的一第一切换装
置串联于该切换电路的一输入节点和该切换电路的一第一差动输出节点之间，
其中该输入节点用以接收包括一第一输入频率信号的一输入电流；
该第一对切换装置的一第二切换装置与该第二对切换装置的一第二切换装
置串联于该切换电路的该输入节点和该切换电路的一第二差动输出节点之间；
该第一对切换装置受控于一第二输入频率信号，该第二输入频率信号包括
一对差动信号，以及该第一对切换装置的该第一和第二切换装置分别受控于该
第二输入频率信号的该对差动信号的各别互补信号分量；
该第二对切换装置受控于该第二输入频率信号的一对应相位偏移信号，以
及该第二对切换装置的该第一和第二切换装置分别受控于该第二输入频率信号
的该对应相位偏移信号的一对差动信号的各别互补信号分量；以及
位于该第一对切换装置的该第一切换装置与该第二对切换装置的该第一切
换装置之间的一共同节点被电性连接至位于该第一对切换装置的该第二切换装
置与该第二对切换装置的该第二切换装置之间的一共同节点。
2.如权利要求1项所述的切换电路，其特征在于，位于该第一对切换装置
的该第一切换装置与该第二对切换装置的该第一切换装置之间的该共同节点通
过一电容电性连接至位于该第一对切换装置的该第二切换装置与该第二对切换
装置的该第二切换装置之间的该共同节点。
3.如权利要求2项所述的切换电路，其特征在于，该电容的电容值大于该
切换电路的一寄生电容的电容值。
4.如权利要求1项所述的切换电路，其特征在于，该第二输入频率信号的
该对应相位偏移信号是90度相位偏移的该第二输入频率信号。
5.一种主动混频器电路，其特征在于，包括一跨导级和一切换级；
该跨导级被配置以接收一第一输入信号，且被配置以将该第一输入信号应
用至该切换级的至少一输入电流；
该切换级包括具有一第一对切换装置和一第二对切换装置的至少一第一切
换电路，该第一对切换装置和该第二对切换装置被配置以使得：
该第一对切换装置的一第一切换装置与该第二对切换装置的一第一切换装
置串联于该切换级的一输入节点和该切换级的一第一差动输出节点之间，其中
该输入节点用以接收该至少一输入电流；
该第一对切换装置的一第二切换装置与该第二对切换装置的一第二切换装
置串联于该切换级的该输入节点和该切换级的一第二差动输出节点之间；
该第一对切换装置受控于一第二输入频率信号，该第二输入频率信号包括
一对差动信号，以及该第一对切换装置的该第一和第二切换装置分别受控于该
第二输入频率信号的该对差动信号的各别互补信号分量；
该第二对切换装置受控于该第二输入频率信号的一对应相位偏移信号，以
及该第二对切换装置的该第一和第二切换装置分别受控于该第二输入频率信号
的该对应相位偏移信号的一对差动信号的各别互补信号分量；以及
位于该第一对切换装置的该第一切换装置与该第二对切换装置的该第一切
换装置之间的一共同节点被电性连接至位于该第一对切换装置的该第二切换装
置与该第二对切换装置的该第二切换装置之间的一共同节点。
6.如权利要求5项所述的主动混频器电路，其特征在于，位于该第一对切
换装置的该第一切换装置与该第二对切换装置的该第一切换装置之间的该共同
节点通过一电容电性连接至位于该第一对切换装置的该第二切换装置与该第二

\t对切换装置的该第二切换装置之间的该共同节点。
7.如权利要求6项所述的主动混频器电路，其特征在于，该电容的电容值
大于该切换级的一寄生电容的电容值。
8.如权利要求5项所述的主动混频器电路，其特征在于，该第二输入频率
信号的该对应相位偏移信号是90度相位偏移的该第二输入频率信号。
9.如权利要求5项所述的主动混频器电路，其特征在于，该切换级包括具
有一第三对切换装置和一第四对切换装置的一第二切换电路，该第二切换电路
的该第三对切换装置和该第四对切换装置被配置以使得：
该第三对切换装置的一第一切换装置与该第四对切换装置之一第一切换装
置串联于该切换级的该输入节点和该切换级的该第二差动输出节点之间；
该第三对切换装置的一第二切换装置与该第四对切换装置的一第二切换装
置串联于该切换级的该输入节点和该切换级的该第一差动输出节点之间；
该第三对切换装置受控于该第二输入频率信号，该第二切换电路的该第三
对切换装置的该第一切换装置与该第一切换电路的该第一对切换装置的该第一
切换装置受控于该第二输入频率信号的该对差动信号的同一互补信号分量，以
及该第二切换电路的该第三对切换装置的该第二切换装置与该第一切换电路的
该第一对切换装置的该第二切换装置受控于该第二输入频率信号的该对差动信
号的同一互补信号分量；
该第四对切换装置受控于该第二输入频率信号的该对应相位偏移信号，该
第二切换电路的该第四对切换装置的该第一切换装置与该第一切换电路的该第
二对切换装置的该第一切换装置受控于该第二输入频率信号的该对差动信号的
同一互补信号分量，以及该第二切换电路的该第四对切换装置的该第二切换装
置与该第一切换电路的该第二对切换装置的该第二切换装置受控于该第二输入
频率信号的该对差动信号的同一互补信号分量；以及
位于该第二切换电路的该第三对切换装置的该第一切换装置与该第四对切
换装置的该第一切换装置之间的一共同节点被电性连接至位于该第二切换电路
的该第三对切换装置的该第二切换装置与该第四对切换装置的该第二切换装...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·布莱恩，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG