[发明专利]跨导器与混频电路

说明书

技术领域

本发明是有关于跨导器(transconductor)以及混频电路，特别是有关于具有较高线性度的跨导器以及混频电路。

背景技术

使用金属氧化物半导体晶体管(MOS)的混频电路在高频应用中会受限于有限的供应电压(通常低于2伏特)以及大量的闪烁噪声(频率达数千万赫兹)，因此此类混频电路所需的增益与输出信号准位超出等效双极电路(equivalentbipolar circuits)所需的增益与输出信号准位。

图1为美国专利第6,636,115号所揭露的传统的双平衡混频器电路图。图1中的双平衡混频器(double balanced mixer circuit)包括了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的差分对(101-102与103-104)，金属氧化物半导体场效应晶体管差分对的漏极连接到输出端-I+与输出端-I-，金属氧化物半导体场效应晶体管对的栅极连接到第一输入端-II+与第一输入端-II-。图1的双平衡混频电路也包括了有源器件(active device)105、106、107与108。金属氧化物半导体场效应晶体管对101-102的源极连接到有源器件105与106的漏极，金属氧化物半导体场效应晶体管对103-104的源极连接到有源器件107与108的漏极。有源器件105、106、107与108的栅极通过侧偏压匹配电路(偏压网络-I、偏压网络-II、偏压网络-III与偏压网络-IV)分别地连接至第二输入端-I+与第二输入端-I-。有源器件105、106、107与108的源极通过阻抗单元(退化阻抗；degeneration impedance)以及偏压网络-V连接至接地端。

两个分离的偏压网络-I与偏压网络-II分别被提供至金属氧化物半导体场效应晶体管105与106，使得上述偏压网络栅极至源极的偏压差(Vgs)产生差异。由于有不同的栅极至源极的偏压差，金属氧化物半导体场效应晶体管105与106分别操作于饱和区(saturation region)以及亚阈值区(sub-thresholdregion)。然而，由于操作于亚阈值区的器件模型(device model)的准确度不足，因此增加了电路设计的困难度。此外，为了抵消非线性度(non-linearity)，也使得电路的操作被局限在很小的栅极至源极偏压范围内。

发明内容

如上所述，已知的现有技术由于操作于亚阈值区的器件模型(device model)的准确度不足，因此增加了电路设计的困难度。此外，为了抵消非线性度(non-linearity)，也使得电路的操作被局限在很小的栅极至源极偏压范围内。

依据本发明实施方式的一种跨导器包括第一有源器件网络与第二有源器件网络，第一有源器件网络具有第一节点与第二节点，且包括第一金属氧化物半导体晶体管，第一金属氧化物半导体晶体管有栅极、耦接至第一节点的源极以及耦接至第二节点的漏极；第二有源器件网络具有第一节点与第二节点，所述第一节点与第二节点分别耦接至第一有源器件网络的第一节点与第二节点，且包括耦接于第一节点与第二节点之间的第二金属氧化物半导体晶体管，第二金属氧化物半导体晶体管的栅极与源极分别耦接至第一金属氧化物半导体晶体管的栅极与源极，其中，第一金属氧化物半导体晶体管与第二金属氧化物半导体晶体管分别操作于饱和区与三极管区。

依据本发明实施方式的一种混频电路，包括跨导器、吉尔伯特单元混频核心以及一对电阻，跨导器包括第一有源器件网络与第二有源器件网络，第一有源器件网络具有第一节点与第二节点，且包括第一金属氧化物半导体晶体管，所述第一金属氧化物半导体晶体管具有栅极、耦接至第一节点的源极以及耦接至第二节点的漏极，第二有源器件网络有分别耦接至第一有源器件网络的第一节点与第二节点的第一节点与第二节点，且包括耦接于第一节点与第二节点之间的第二金属氧化物半导体晶体管，第二金属氧化物半导体晶体管的栅极与源极分别耦接至第一金属氧化物半导体晶体管的栅极与源极，其中，第一金属氧化物半导体晶体管与第二金属氧化物半导体晶体管分别操作于饱和区与三极管区，第一金属氧化物半导体晶体管与第二金属氧化物半导体晶体管的栅极接收第一差分输入信号，且第一有源器件网络与第二有源器件网络的第一节点耦接至第一供应电压，吉尔伯特单元混频核心接收第二差分输入信号，且有第三节点以及第四节点，所述第三节点耦接至第一有源器件网络与第二有源器件网络的上述第二节点，以及第四节点提供差分输出信号，上述电阻分别耦接于吉尔伯特单元混频核心的第四节点与第二供应电压之间。