一种自适应偏置电路及开关跨导级单元及混频器制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应偏置电路及开关跨导级单元及混频器，涉及混频器领域，包括：电阻R1、电阻R2、运算放大器OA1、第一MOS管MP1、第二MOS管MN5和电阻R5；其中，电阻R1和电阻R2用于获得共模电平，并将该共模电平送至运算放大器OA1的输入负端作为参考电平，通过运算放大器OA1负反馈输出电压作为开关跨导级单元中预设开关管的直流偏置电压，第一MOS管MP1作为运算放大器环路的调整管，第二MOS管MN5用于将获的共模电平抬高到预设电压，电阻R5用于调整运算放大器OA1的正输入端以及第二MOS管MN5的源极所在支路上的电流，本发明专利技术能够使得开关级电路中栅极相对于源极的电压Vgs跟随工艺变化，进而转换增益的变化随工艺角的变化而变小。进而转换增益的变化随工艺角的变化而变小。进而转换增益的变化随工艺角的变化而变小。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应偏置电路及开关跨导级单元及混频器


[0001]本专利技术涉及混频器领域，具体地，涉及一种自适应偏置电路及开关跨导级单元及混频器。

技术介绍

[0002]混频器是射频收发机中的重要组成部分，在信号链路中主要起频谱搬移的作用。
[0003]在接收链路中，有一种比较新型的混频器结构：混频器在先，其主要由开关跨导级和跨阻放大器组成，这种结构适合中频频率不高，对线性度要求较高的需求场景。开关级电路由MOS管组成，栅极由本振信号驱动，本振信号一般经过电容隔直后，加合适的直流偏置电压。传统的偏置电压是通过电阻分压等方式得到一个固定的电压，使得期望的指标达到最优。但是该方法的主要缺点是开关管的阈值电压Vth会跟随工艺偏差变化而变化，最终会导致转换增益随批次等工艺偏差而变化较大，工艺偏差指的是工艺角的变化，不同的工艺角下，MOS管的开启电压不一样，快角下开启电压降低，慢角下开启电压升高，工艺偏差既存在于同批次晶圆上的不同位置，也存在于不同批次。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是解决上述问题，使得开关级电路中栅极相对于源极的电压Vgs跟随工艺变化，进而转换增益的变化随工艺角的变化而变小。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种自适应偏置电路，所述自适应偏置电路包括：
[0006]电阻R1、电阻R2、运算放大器OA1、第一MOS管MP1、第二MOS管MN5和电阻R5；其中，电阻R1和电阻R2用于获得开关跨导级单元中预设开关管的输出端的共模电平，并将该共模电平送至运算放大器OA1的输入负端作为参考电平，通过运算放大器OA1负反馈输出电压作为开关跨导级单元中预设开关管的直流偏置电压，开关跨导级单元为混频器中的开关跨导级单元，第一MOS管MP1作为运算放大器环路的调整管，第二MOS管MN5用于将获的共模电平抬高到预设电压，电阻R5用于调整运算放大器OA1的正输入端以及第二MOS管MN5的源极所在支路上的电流。
[0007]其中，本专利技术的技术方案通过R1和R2取开关管输出端的共模电平后送至运算放大器的输入负端作为参考电平，通过运算放大器负反馈输出一个电压作为开关管的直流偏置电压，该电压等于共模电平加上Vth(MOS管的阈值电压)，选择叠加的NMOS管MN5和开关管(MN1～MN4)同类型且合适的同比例尺寸，这样就可以使得直流偏置电压会跟随工艺角的变化而变化，最终的开关性能对工艺角的变化不敏感，获得良好的一致性。
[0008]优选的，所述开关跨导级单元包括：
[0009]开关管MN1至MN4(混频器的开关，实现混频功能)、电阻R3、电阻R4(通过这两个电阻对本振信号加入直流偏置)、电容C1和电容C2(对本振信号进行隔直)，其中，MN1的栅极与第一本振信号的正输入端LO1+连接，MN1的源极和MN2的源极均与输入信号的正输入端RF+连接，MN2的栅极和MN3的栅极均与第一本振信号的负输入端LO1
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连接，MN3的源极和MN4的
源极均与输入信号的负输入端RF
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连接，MN1的漏极、MN3的漏极和R1的一端均与开关跨导级单元的正输出端IF1+连接，R1的另一端和R2的一端均与OA1的负输入端连接，MN2的漏极、MN4的漏极和R2的一端均与开关跨导级单元的负输出端IF1
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连接，OA1的输出端与MP1的栅极连接，MP1的漏极接地，MP1的源极与MN5的栅极、MN5的漏极、R3的一端和R4的一端均连接，OA1的正输入端与MN5的源极和R5的一端连接，R5的另一端接地，R3的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与第二本振信号的正输入端LO+连接，R4的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与第二本振信号的负输入端LO
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连接。
[0010]优选的，MP1为PMOS管，MN1至MN5为NMOS管。
[0011]本专利技术还提供了一种开关跨导级单元，所述开关跨导级单元包括：电阻R1、电阻R2、运算放大器OA1、第一MOS管MP1、第二MOS管MN5、电阻R5、开关管MN1至MN4、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，其中，开关管MN1至MN4、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，其中，MN1的栅极与第一本振信号的正输入端LO1+连接，MN1的源极和MN2的源极均与输入信号的正输入端RF+连接，MN2的栅极和MN3的栅极均与第一本振信号的负输入端LO1
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连接，MN3的源极和MN4的源极均与输入信号的负输入端RF
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连接，MN1的漏极、MN3的漏极和R1的一端均与开关跨导级单元的正输出端IF1+连接，R1的另一端和R2的一端均与OA1的负输入端连接，MN2的漏极、MN4的漏极和R2的一端均与开关跨导级单元的负输出端IF1
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连接，OA1的输出端与MP1的栅极连接，MP1的漏极接地，MP1的源极与MN5的栅极、MN5的漏极、R3的一端和R4的一端均连接，OA1的正输入端与MN5的源极和R5的一端连接，R5的另一端接地，R3的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与第二本振信号的正输入端LO+连接，R4的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与第二本振信号的负输入端LO
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连接。
[0012]其中，上述开关跨导级单元通过R1和R2取开关管输出端的共模电平后送至运算放大器的输入负端作为参考电平，通过运算放大器负反馈输出一个电压作为开关管的直流偏置电压，该电压等于共模电平加上Vth，选择叠加的NMOS管MN5和开关管(MN1～MN4)同类型且合适的同比例尺寸，这样就可以使得直流偏置电压会跟随工艺角的变化而变化，最终的开关跨导级单元性能对工艺角的变化不敏感，获得良好的一致性。
[0013]本专利技术还提供了一种混频器，所述混频器包括：
[0014]前面所述开关跨导级单元和跨阻放大器单元，其中，所述开关跨导级单元的输出端与所述跨阻放大器单元的输入端连接，所述跨阻放大器单元用于将输入的电流转为输出电压，实现电路的增益及增益控制。
[0015]优选的，所述跨阻放大器单元包括：电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻R6、电阻R7和跨阻放大器TIA；
[0016]其中，TIA的正输入端、C3的一端、R6的一端和C5的一端均与开关跨导级单元的正输出端IF1+连接，TIA的负输入端、C4的一端、R7的一端和C6的一端均与开关跨导级单元的负输出端IF1
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连接，C3的另一端和C4的另一端均接地，C5的另一端、R6的另一端和TIA的负输出端均与混频器的负输出端IF
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连接，C6的另一端、R7的另一端和TIA的正输出端均与混频器的正输出端IF+连接。
[0017]其中，由于上述混频器中的开关跨导级单元通过R1和R2取开关管输出端的共模电平后送至运算放大器的输入负端作为参考电平，通过运算放大器负反馈输出一个电压作为开关管的直流偏置电压，该电压等于共模电平加上Vth，选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应偏置电路，其特征在于，所述自适应偏置电路包括：电阻R1、电阻R2、运算放大器OA1、第一MOS管MP1、第二MOS管MN5和电阻R5；其中，电阻R1和电阻R2用于获得开关跨导级单元中预设开关管的输出端的共模电平，并将该共模电平送至运算放大器OA1的输入负端作为参考电平，通过运算放大器OA1负反馈输出电压作为开关跨导级单元中预设开关管的直流偏置电压，开关跨导级单元为混频器中的开关跨导级单元，第一MOS管MP1作为运算放大器环路的调整管，第二MOS管MN5用于将获的共模电平抬高到预设电压，电阻R5用于调整运算放大器OA1的正输入端以及第二MOS管MN5的源极所在支路上的电流。2.根据权利要求1所述的一种自适应偏置电路，其特征在于，所述开关跨导级单元包括：开关管MN1至MN4、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，其中，MN1的栅极与第一本振信号的正输入端LO1+连接，MN1的源极和MN2的源极均与输入信号的正输入端RF+连接，MN2的栅极和MN3的栅极均与第一本振信号的负输入端LO1
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连接，MN3的源极和MN4的源极均与输入信号的负输入端RF
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连接，MN1的漏极、MN3的漏极和R1的一端均与开关跨导级单元的正输出端IF1+连接，R1的另一端和R2的一端均与OA1的负输入端连接，MN2的漏极、MN4的漏极和R2的一端均与开关跨导级单元的负输出端IF1
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连接，OA1的输出端与MP1的栅极连接，MP1的漏极接地，MP1的源极与MN5的栅极、MN5的漏极、R3的一端和R4的一端均连接，OA1的正输入端与MN5的源极和R5的一端连接，R5的另一端接地，R3的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与第二本振信号的正输入端LO+连接，R4的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与第二本振信号的负输入端LO
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连接。3.根据权利要求1所述的一种自适应偏置电路，其特征在于，MP1为PMOS管，MN1至MN5为NMOS管。4.一种开关跨导级单元，其特征在于，所述开关跨导级单元包括：电阻R1、电阻R2、运算放大器OA1、第一MOS管MP1、第二MOS管MN5、电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶鹏，
申请(专利权)人：成都仕芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：