JP2004336625A

JP2004336625A - Mixer circuit

Info

Publication number: JP2004336625A
Application number: JP2003133028A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Suyama; 尚宏須山; Masato Koya; 真人幸谷; Masayuki Miyamoto; 雅之宮本; Takeshi Mitsunaka; 健満仲
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mixer circuit capable of stably showing the effectiveness of satisfactory gain and linearity with respect to an input signal of a wideband frequency. <P>SOLUTION: A first current source 1, an amplifying stage 2 for amplifying an RF signal, a switch stage 3 for mixing a signal amplified by the amplifying stage 2 and an LO signal, and an output load 4 are connected, and a second current source 5 is connected to a connection point between the amplifying stage 2 and the switch stage. An LO signal monitor circuit 7 controls a current value from the second current source 5 on the basis of the intensity of an LO signal generated by an LO signal generator 6 to make an operating current of the switch stage 3 suitable. An IF signal with satisfactory gain and linearity is outputted from the connection point between the switch stage 3 and the output load 4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミキサー回路に関し、特に、入力信号の周波数帯域が広い例えばテレビジョン受像機等に好適なミキサー回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば無線通信機やテレビジョン受像機などにおいて、音声や映像などを表す情報信号を、この情報信号の伝送に用いられる高周波信号から取り出すために、ミキサー回路が用いられている。この種のミキサー回路は、情報信号を含むＲＦ（高周波数）信号に、ＬＯ（ローカル発振機）信号を乗算することによって周波数変換を行って、ＩＦ（中間周波数）信号を生成する。特に、ケーブルテレビジョンのチューナ等に用いられる広帯域受信回路等は、多チャンネルの信号を同時に受けるので、所定の変換利得を確保する必要があり、さらに、チャンネル間の相互干渉を防ぐため、線形性が高くて歪の小さいミキサー回路が必要となる。
【０００３】
このようなミキサー回路としては、いわゆるギルバートセルを用いたギルバート型ミキサー回路が多く用いられており、このギルバート型ミキサー回路としては、図６に示すようなものがある。
【０００４】
図６のミキサー回路は、回路に流れる電流を供給および制御する電流源１０１，１０２と、回路の変換利得に関わる利得トランジスタＭ１０３，Ｍ１０４と、周波数変換を行うためのスイッチトランジスタＭ１０５，Ｍ１０６，Ｍ１０７，Ｍ１０８と、出力負荷１０９，１１０と、回路の線形性を改善するためのインピーダンス素子１１１とから成る。上記トランジスタＭ１０３とＭ１０４、トランジスタＭ１０５とＭ１０６、および、トランジスタＭ１０７とＭ１０８は、それぞれ差動対を構成している。
【０００５】
しかしながら、上記ギルバート型ミキサー回路は、この回路に流れる電流の値は電流源１０１，１０２によって決定されるので、利得トランジスタＭ１０３，Ｍ１０４を流れる電流値を決めてしまうと、自動的に、スイッチトランジスタＭ１０５，Ｍ１０６，Ｍ１０７，Ｍ１０８を流れる電流値も決まってしまう。このような条件では、利得トランジスタＭ１０３，Ｍ１０４とスイッチトランジスタＭ１０５，Ｍ１０６，Ｍ１０７，Ｍ１０８を、各々の最適な条件で動作させることができない。したがって、ミキサー回路の変換利得と線形性とを良好に両立させることが難しい。
従来、このような問題を解決するため、図７に示すようなミキサー回路が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図７のミキサー回路は、図６のギルバート型ミキサー回路に、新たに電流パス１１２，１１３を設けて、利得トランジスタＭ１０３，Ｍ１０４に流す電流の値と、スイッチトランジスタＭ１０５，Ｍ１０６，Ｍ１０７，Ｍ１０８に流す電流の値とを異ならせるようにしている。上記利得トランジスタＭ１０３，Ｍ１０４に流す電流値と、上記スイッチトランジスタＭ１０５，Ｍ１０６，Ｍ１０７，Ｍ１０８に流す電流値とを、互いに異なる最適値に各々設定することによって、ミキサー回路の線形性および変換電圧利得を向上するようにしている。また、上記線形性および変換電圧利得のうちの一方を向上させることによって、ミキサー回路全体としての特性バランスを向上するようにしている。
【０００７】
図８は、図７のミキサー回路において、利得トランジスタＭ１０３，Ｍ１０４に流れる電流を一定（８０ｍＡ）に保った状態で、上記電流パス１１２，１１３に流れる電流（Ｉｐａｔｈ）を変えた場合のゲイン（利得）と線形性の変化を示す図である。図８において、横軸は電流パス１１２，１１３に流れる電流Ｉｐａｔｈ（ｍＡ）であり、縦軸は回路の線形性を表す値であるＩＩＰ３（第３次インタセプタ・ポインタ）（ｄＢｍ），ＯＩＰ３（第３次出力インタセプタ・ポインタ）（ｄＢｍ），およびゲイン（ｄＢ）である。上記線形性値ＩＩＰ３，ＯＩＰ３の値が大きいほど線形性が良いといえる。図８から分かるように、上記電流パス１１２，１１３に流れる電流値Ｉｐａｔｈが増加するにつれて、ゲインが増大する。一方、線形性については、上記電流パス１１２，１１３に流れる電流値Ｉｐａｔｈが２０〜３０ｍＡ程度であるときに最適になることがわかる。ここで、電流パス１１２、１１３が無い図６のミキサー回路は、電流値Ｉｐａｔｈが０ｍＡの場合に相当する。したがって、図７に示すように電流パス１１２，１１３を設け、この電流パス１１２，１１３の電流を調整することによって、ゲインについては１．５〜２ｄＢ向上することができ、また、線形性値ＩＩＰ３については０．５ｄＢ程度向上することができるといえる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−５９１４７号公報（第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のミキサー回路は、広い周波数帯域のうち、全ての周波数に対しては、利得および線形性の向上を両立できないという問題がある。
【００１０】
より詳しくは、図７のミキサー回路において、上記利得トランジスタＭ１０３，Ｍ１０４に入力されるＲＦ信号について、このＲＦ信号を変調するためのＬＯ信号を、スイッチトランジスタＭ１０５、Ｍ１０６、Ｍ１０７、Ｍ１０８に加える。したがって、このＬＯ信号を発生する発生器が必要になる。このＬＯ信号の発生器は、集積回路に作り込まれた場合、生成するＬＯ信号の強度を望ましい値に調節することが困難となる。また、テレビジョンチューナーのように、広帯域周波数の信号から所定のチャンネルに対応する信号を選択するためには、ＬＯ信号もまた、広帯域周波数の中から必要な周波数を選択する必要がある。このような広帯域周波数に対応するＬＯ信号の発生器は、出力周波数によって出力強度が変化する。また、発生すべき周波数によっては、その周波数の信号を、複数の信号発生器によってカバーする必要が生じる。このように複数の信号発生器でＬＯ信号を生成すると、信号発生器の間で出力強度に差が生じる。このように、上記ＬＯ信号の出力強度を所定値に調節することは困難であり、このＬＯ信号の強度が変化によって、ミキサー回路の特性が変化してしまう。
【００１１】
図９（ａ），（ｂ）は、ＬＯ信号の強度が６ｄＢｍ，８ｄＢｍである場合について、図７のミキサー回路の電流パス１１２，１１３に流す電流値（Ｉｐａｔｈ）を変化させた場合のミキサー回路の線形性値（ＩＩＰ３）の変化と、ゲインの変化とを各々示した図である。図９（ａ）によれば、ＬＯ信号の強度が６ｄＢｍである場合には、電流パスの電流値Ｉｐａｔｈが３０ｍＡのときに線形性値ＩＩＰ３が最大になるのに対して、ＬＯ信号の強度が８ｄＢｍの場合には、電流パスの電流値Ｉｐａｔｈが３０ｍＡのときには、線形性値ＩＩＰ３が最大値から１．５ｄＢ程度も低下してしまう。上記ＬＯ信号の強度が８ｄＢｍの場合の線形性値ＩＩＰ３は、電流パスの電流値Ｉｐａｔｈが１５ｍＡのときに最大となる。そして、図９（ｂ）によれば、ＬＯ信号の強度が６ｄＢｍの場合であって電流パスの電流値Ｉｐａｔｈが３０ｍＡのときのゲインと、ＬＯ信号の強度が８ｄＢｍの場合であって電流パスの電流値Ｉｐａｔｈが１５ｍＡのときのゲインとが、略同じ値になっている。
【００１２】
一方、図９（ａ）において、ＬＯ信号の強度が６ｄＢｍの場合であって電流パスの電流値Ｉｐａｔｈが３０ｍＡのときの線形性値ＩＩＰ３の値は、ＬＯ信号の強度が８ｄＢｍの場合であって電流パスの電流値Ｉｐａｔｈが３０ｍＡのときの線形性の値ＩＩＰ３に比較的近い。しかしながら、この電流値Ｉｐａｔｈ近傍では、線形性値ＩＩＰ３の電流値Ｉｐａｔｈに対する依存性が大きいので、現実の電流値Ｉｐａｔｈが設計値と僅かにずれた場合、線形特性が大幅に変化してしまう。
【００１３】
図７の従来のミキサー回路では、上記電流パス１１２，１１３の電流値Ｉｐａｔｈを所定の値に固定しているので、広い周波数帯域に対応してＬＯ信号の周波数を変えると、このＬＯ信号の強度が変化し、このＬＯ信号の強度の変化によって、上述のようなゲインおよび線形性が大幅に変化してしまうのである。したがって、従来のミキサー回路は、広い周波数帯域の入力信号に対して、ゲインおよび線形性を安定して保持できないという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、広帯域周波数の入力信号に対して、良好なゲインおよび線形性を安定して奏することができるミキサー回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のミキサー回路は、第１の電流源と、この第１の電流源に接続されると共に、第１の入力信号を増幅する増幅手段と、この増幅手段に接続されると共に、上記増幅された第１の入力信号と、第２の入力信号とを混合して負荷に出力するスイッチ手段とを備えたミキサー回路において、
上記増幅手段とスイッチ手段との間の接続点に接続された第２の電流源と、
上記第２の電流源と接続点との間に流れる電流値を上記第２の入力信号に応じて制御する第２電流制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、上記増幅手段に入力された第１の入力信号は、上記増幅手段によって増幅される。上記増幅手段は、上記第１の電流源によって規定される電流で動作する。この増幅手段で増幅された信号と、上記スイッチ手段に入力される第２の入力信号とが、上記スイッチ手段によって混合されて、混合信号が生成される。上記スイッチ手段は、上記第１の電流源で規定される電流と、上記第２の電流源からの電流との差分によって動作する。上記混合信号は、上記スイッチ手段から負荷に出力される。ここで、上記第２の入力信号の例えば周波数が変化して信号強度が変化した場合、上記第２電流制御手段によって、上記第２の入力信号に応じて、上記第２の電流源が出力する電流量が制御される。したがって、上記第２の入力信号の信号強度が変化しても、上記スイッチ手段から出力される混合信号は、ゲインおよび線形性が殆ど変化しない。その結果、安定して良好なゲインおよび線形性を有するミキサー回路が得られる。
【００１７】
１実施形態のミキサー回路は、上記第２の電流源は、上記第２の入力信号に拘らず所定量の電流を生成する電流生成部と、この電流生成部からの電流の値を上記第２の入力信号に応じた値に調節する電流調節部とを含む。
【００１８】
上記実施形態によれば、上記電流生成部として例えば定電流電源を用いると共に、上記電流調節部として例えばトランジスタを用いることによって、良好なゲインおよび線形性を有するミキサー回路が、簡易に構成される。
【００１９】
１実施形態のミキサー回路は、上記第２電流制御手段は、上記第２の入力信号の強度を検出する信号強度検出手段と、この信号強度検出手段からの信号を受けて、上記第２の電流源に送出する制御信号を生成する制御信号生成手段とからなる。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記信号強度検出手段によって、上記第２の入力信号の強度が検出され、この検出された第２の入力信号の強度に応じて、上記制御信号生成手段によって制御信号が生成され、上記第２の電流源に送出される。上記制御信号を受けた第２の電流源は、この制御信号に基いて、出力する電流量を変更する。したがって、上記第２の入力信号の例えば周波数の変化に伴って信号強度が変化した場合においても、上記第２の電流源からの電流と上記第１の電流源からの電流との差分で動作する上記スイッチ手段の動作が適切化される。その結果、上記スイッチ手段から出力される混合信号は、ゲインおよび線形性が安定して良好に保持される。
【００２１】
１実施形態のミキサー回路は、上記第２電流制御手段または信号強度検出手段は、上記第２の入力信号が入力される第１の入力端子と、
上記第１の入力端子に接続された第１のキャパシタと、
上記第１のキャパシタの上記第１の入力端子に接続された電極と反対側の電極に接続されたゲートと、上記第１の入力端子に接続されたドレインとを有する第１のトランジスタと、
上記第２の入力信号が入力される第２の入力端子と、
上記第２の入力端子に接続された第２のキャパシタと、
上記第２のキャパシタの上記第２の入力端子に接続された電極と反対側の電極に接続されたゲートと、上記第２の入力端子に接続されたドレインとを有する第２のトランジスタと、
上記第１のトランジスタのソースと、上記第２のトランジスタのソースとを接続する接続点と、
上記接続点に連なるローパスフィルタと、
上記ローパスフィルタに連なる出力点とを含む。
【００２２】
上記実施形態によれば、上記第１の入力端子に入力される上記第２の入力信号について、この第２の入力信号の強度に応じて直流信号が生成され、この生成された直流信号が上記出力点から制御信号として出力される。この制御信号を、例えば、上記第２の電流源が含むトランジスタのゲートに供給することによって、この第２の電流源が出力する電流量を適切に調節することができる。例えば、上記第２の入力信号の強度が減少した場合、上記第２の電流源に、電流値を増大させる制御信号を供給することができる。一方、上記第２の入力信号の強度が増大した場合、上記第２の電流源に、電流値を減少させる制御信号を供給することができる。その結果、上記第２の電流源からの電流と上記第１の電流源からの電流との差分で動作する上記スイッチ手段の動作が適切化されて、このスイッチ手段から出力される混合信号は、ゲインおよび線形性が安定して良好に保たれる。
【００２３】
１実施形態のミキサー回路は、上記第２の入力信号は差動信号であり、この差動信号を構成する２つの信号のうちの１つの信号が、上記第２電流制御手段または上記信号強度検出手段の第１の入力端子に入力され、上記差動信号を構成する２つの信号のうちの他方の信号が、上記第２電流制御手段または上記信号強度検出手段の第２の入力端子に入力される。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記第２の入力信号に差動信号を用いた場合、この差動信号の強度に応じて適切な制御信号が生成できる。その結果、良好なゲインおよび線形特性を有し、かつ、高周波信号に対して耐ノイズ性能が高いミキサー回路を形成できる。
【００２５】
１実施形態のミキサー回路は、上記増幅手段は、第１および第２のトランジスタからなる第１の差動対を備え、上記第１および第２のトランジスタは、ゲートに上記第１の入力信号が各々入力されると共に、ソースが上記第１の電流源に各々接続されており、
上記スイッチ手段は、第３および第４のトランジスタからなる第２の差動対と、第５および第６のトランジスタからなる第３の差動対とを備え、上記第３および第４のトランジスタは、ゲートに上記第２の入力信号が入力されると共に、ソースが上記第１のトランジスタのドレインに接続されている一方、上記第５および第６のトランジスタは、ゲートに上記第２の入力信号が入力されると共に、ソースが上記第２のトランジスタのドレインに接続されており、
上記スイッチ手段から第１の入力信号と第２の入力信号との混合信号が出力される負荷は、第１の負荷手段と第２の負荷手段からなり、上記第１の負荷手段に、上記第３および第５のトランジスタのドレインが接続されている一方、上記第２の負荷手段に、上記第４および第６のトランジスタのドレインが接続されており、
上記第２の電流源は、第７および第８のトランジスタを備え、上記第７のトランジスタのドレインに、上記第２の差動対の第３および第４のトランジスタのソースが接続されていると共に、上記第８のトランジスタのドレインに、上記第３の差動対の第５および第６のトランジスタのソースが接続されており、
上記第２の入力信号に応じて上記第２電流制御手段から出力された信号が、上記第２の電流源の第７および第８トランジスタのゲートに各々入力されるようになっている。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記増幅手段では、上記第１および第２のトランジスタのゲートに入力される上記第１の入力信号が増幅される。この増幅手段の第１および第２のトランジスタは、上記第１の電流源によって規定される電流が流れる。上記スイッチ手段では、上記第３および第４のトランジスタからなる第２の差動対と、上記第５および第６のトランジスタからなる第３の差動対とについて、各々のソースに上記増幅手段のドレインが接続されていると共に、各々のゲートに上記第２の入力信号が入力されることによって、上記第１の入力信号と第２の入力信号とが混合されてなる混合信号が生成される。この混合信号は、上記スイッチ手段の第２の差動対のドレインと上記第１の負荷手段との間と、上記第３の差動対のドレインと上記第２の負荷手段との間とから、差動信号として出力される。上記スイッチ手段は、上記第１の電流源によって動作電流が規定される増幅手段からの電流と、上記第２の電流源からの電流との差分によって、駆動される。ここで、上記第２の電流源が備える上記第７および第８のトランジスタからの電流が、上記第２の入力信号に応じて上記第２電流制御手段によって制御される。その結果、上記スイッチ手段には、上記第２の入力信号の例えば信号強度に応じて適切な動作電流が供給されるので、広帯域周波数の信号に対して良好なゲインおよび線形性が得られる。
【００２７】
１実施形態のミキサー回路は、上記第１の電流源と、上記増幅手段と、上記スイッチ手段と、上記第２の電流源と、上記第２電流制御手段と、上記第２の入力信号を生成する第２入力信号生成手段とが、同一の半導体基板上に形成されている。
【００２８】
上記実施形態によれば、上記半導体基板に、上記第１の電流源および増幅手段等と共に形成された上記第２入力信号生成手段は、第２の入力信号の強度の調節が行ない難いにも拘らず、上記第２電流制御手段によって、この第２の入力信号の強度に応じて、上記第２の電流源からの電流値が調節される。したがって、上記スイッチ手段の動作電流が上記第２の入力信号の強度に応じて適切化されるので、上記スイッチ手段から出力される混合信号は、良好なゲインおよび線形性が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態のミキサー回路を示す概略構成図である。本実施形態のミキサー回路は、第１の電流源１と、増幅手段としての増幅段２と、スイッチ手段としてのスイッチ段３と、負荷手段としての出力負荷４とを順次接続し、上記増幅段２と上記スイッチ段３との間の接続点に、第２の電流源５を接続している。上記増幅段２には、第１の入力信号としてのＲＦ信号を入力し、上記スイッチ段３には、第２の入力信号としてのＬＯ信号を入力する。上記スイッチ段３によって、上記ＲＦ信号が増幅段２で増幅されてなる信号と、上記ＬＯ信号とを混合して出力負荷４に出力している。そして、上記スイッチ段３と出力負荷４との間から、ＩＦ信号を出力するようにしている。本実施形態のミキサー回路は、上記ＬＯ信号を生成する第２入力信号生成手段としてのＬＯ信号発生器６と、第２電流制御手段としてのＬＯ信号モニター回路７とを有する。このＬＯ信号モニター回路７は、上記ＬＯ信号発生器６からのＬＯ信号をモニターし、このＬＯ信号の強度に応じた制御信号を、上記第２の電流源５に送出する。このＬＯ信号モニター回路７からの制御信号によって、上記第２の電流源５からの電流値が制御されるようになっている。
【００３１】
図２は、図１のミキサー回路を詳細に示した回路図である。このミキサー回路は、第１の電流源としての２つのトランジスタＭ２１，Ｍ２２を備え、このトランジスタＭ２１，２２のゲートに、この第１の電流源からの電流値を制御するための制御入力端子１２が接続されている。
【００３２】
上記増幅段２は、第１および第２のトランジスタＭ１１，Ｍ１２で形成される第１の差動対２５で構成している。上記第１および第２のトランジスタＭ１１，Ｍ１２のソースに、上記第１の電流源としてのトランジスタＭ２１，２２のドレインが各々接続されている。また、上記第１および第２のトランジスタＭ１１，Ｍ１２の互いのソース間を、インピーダンス素子２２によって接続している。上記第１および第２のトランジスタＭ１１，Ｍ１２のゲートは、ＲＦ信号が入力される端子１１に接続されている。
【００３３】
上記スイッチ段３は、第３のトランジスタＭ１３と第４のトランジスタＭ１４からなる第２の差動対２６と、第５のトランジスタＭ１５と第６のトランジスタＭ１６からなる第３の差動対２７とからなる。上記第３のトランジスタＭ１３のゲートと、上記第６のトランジスタＭ１６のゲートとに、上記ＬＯ信号発生器２１からＬＯ信号が伝送される差動信号ライン１４の一方が接続されている。上記第４のトランジスタＭ１４のゲートと、上記第５のトランジスタＭ１５のゲートとに、上記ＬＯ信号発生器２１からＬＯ信号が伝送される差動信号ライン１４の他方が接続されている。上記第３のトランジスタＭ１３のソースと、第４のトランジスタＭ１４のソースとは、コモンに接続されていると共に、上記増幅段２の第１のトランジスタＭ１１のドレインに接続されている。上記第５のトランジスタＭ１５のソースと、第６のトランジスタＭ１６のソースとは、コモンに接続されていると共に、上記増幅段２の第２のトランジスタＭ１２のドレインに接続されている。一方、上記第３のトランジスタＭ１３のドレインと、上記第５のトランジスタＭ１５のドレインとは、コモンに接続されていると共に、第１の負荷手段としての第１の出力負荷２３に接続されている。また、上記第４のトランジスタＭ１４のドレインと、上記第６のトランジスタＭ１６のドレインとは、コモンに接続されていると共に、第２の負荷手段としての第２の出力負荷２４に接続されている。
【００３４】
上記スイッチ段３の第３および第４のトランジスタＭ１３，Ｍ１４のソースと、上記スイッチ段３の第５および第６のトランジスタＭ１５，Ｍ１６のソースとに、上記第２の電流源としての第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８が各々接続されている。この第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８は、第２の電流源として機能する。
【００３５】
上記第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８のゲートは、上記ＬＯ信号モニター回路７に接続されている。このモニター回路７は、上記ＬＯ信号発生器６からのＬＯ信号をモニターし、このＬＯ信号の強度に応じて所定の制御信号を上記第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８のゲートに供給する。つまり、第２電流源からの電流を、上記ＬＯ信号の強度に応じて調節している。これによって、上記第２電流源からの電流と、上記第１の電流源から増幅段２を経て供給される電流との差分であって、上記スイッチ段３に供給される電流を、調節するようにしている。
【００３６】
上記構成のミキサー回路において、上記増幅段２の端子１１にＲＦ信号を入力すると共に、上記ＬＯ信号発生器６が生成したＬＯ信号を、スイッチ段３の各トランジスタＭ１３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６のゲートに供給する。上記端子１１から入力されたＲＦ信号は、上記増幅段２の第１および第２トランジスタＭ１１，Ｍ１２によって増幅される。この増幅された信号が、上記スイッチ段３の各トランジスタＭ１３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６のソースに供給される。上記スイッチ段３は、各ゲートに供給される上記ＬＯ信号の周波数に従ってスイッチ動作を行い、その結果、各ソースに供給される増幅信号と、上記ＬＯ信号との混合信号が、ドレインに生成される。そして、このスイッチ段３のドレインと、上記第１および第２の出力負荷２３，２４との間の接続点に接続された端子１３から、上記ＩＦ信号が出力される。
【００３７】
ここで、上記ＬＯ信号発生器６が生成するＬＯ信号は、上記ＬＯ信号強度モニター回路７にも受け取られており、このＬＯ信号強度モニター回路７は、上記ＬＯ信号の強度に応じて、制御信号としてのＤＣ信号を生成する。このＤＣ信号は、第２の電流源としての第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８に供給される。上記ＬＯ信号の強度が小さい場合、上記ＬＯ信号強度モニター回路７は、上記第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８に供給するＤＣ信号を増大して、この第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８による電流パスの電流値を増大させる。これによって、上記スイッチ段の各トランジスタＭ１３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６のソースに供給される電流であって、上記第１の電流源から供給される電流と、上記第２電源から供給される電流との差分の電流の値が減少する。つまり、上記スイッチ段の動作電流の大きさが、上記ＬＯ信号の強度に対応して制御される。その結果、このスイッチ段から出力される混合信号のゲインおよび線形性の変動を、効果的に低減することができる。
【００３８】
上記ＬＯ信号強度モニター回路７は、図９に示す電流パスの電流値と線形性との関係に基いて、上記第７および第８トランジスタＭ１７，Ｍ１８に供給するＤＣ信号を決定する。すなわち、ＬＯ信号の強度が６ｄＢｍの時には、１つの電流パスを流れる電流が３０ｍＡとなり、ＬＯ信号の強度が８ｄＢｍの時には、１つの電流パスを流れる電流が１５ｍＡとなるようなＤＣ信号を供給する。これによって、上記ＬＯ信号の強度の変化に対して、略一定のゲイン特性を保ち、かつ、そのＬＯ信号強度で得られる最大の線形性を確保できる。
【００３９】
本実施形態のミキサー回路は、図２に示すように、ミキサー回路のコア部２８と、上記ＬＯ信号の強度をモニターするＬＯ信号モニター回路７と、上記ＬＯ信号を生成するＬＯ信号発生器６とからなるが、これらの全てを１つの半導体基板上に集積することによって、良好なゲインおよび線形性を奏するチューナー回路等を、モノリシックで実現することが可能となる。また、上記ミキサー回路と、ＬＯ信号発生器６と、ＬＯ信号モニター回路７とをモノリシックで形成した場合、例えばＬＯ信号発生器６の特性が製品毎にバラツキが生じても、上記ＬＯ信号モニター回路７によってＬＯ信号の強度に基いて第２の電流源の電流値が調節されるので、上記モノリシックに形成されたミキサー回路は、特性のバラツキを効果的に除去することができる。その結果、良好な歩留まりでミキサー回路を製造できる。
【００４０】
図３は、上記ＬＯ信号モニター回路７の回路構成を示す図である。このＬＯ信号モニター回路７は、第１および第２の入力端子３１，３２と、この第１および第２の入力端子３１，３２に各々接続された第１および第３のキャパシタ３３，３４とを備える。上記第１のキャパシタ３３の上記第１の入力端子３１に接続されていない側には、第１のトランジスタＭ３１のゲートが接続され、この第１のトランジスタＭ３１のドレインは、上記第１の入力端子３１に接続されている。上記第２のキャパシタ３４の上記第２の入力端子３２に接続されていない側には、第２のトランジスタＭ３２のゲートが接続され、この第２のトランジスタＭ３２のドレインは、上記第２の入力端子３２に接続されている。上記第１のトランジスタＭ３１のソースと、上記第２のトランジスタＭ３２のソースとを接続し、この接続点３５が、ローパスフィルター３６を介して出力端子３７に接続されている。上記ローパスフィルター３６は、抵抗３８とキャパシタ３９とによって構成されている。また、上記第１および第２のトランジスタＭ３１，Ｍ３２のゲートには、夫々抵抗４０，４１を介して電圧源４２が接続されており、これによって、必要に応じて上記ゲートにバイアス電圧を供給することができる。
【００４１】
上記構成のＬＯ信号モニター回路７は、上記ＬＯ信号発生器６からの差動信号の一方が、上記第１の入力端子３１に入力されると共に、上記ＬＯ信号発生器６からの差動信号の他方が、上記第２の入力端子３２に入力される。この入力されたＬＯ信号の差動信号は、上記第１および第２のキャパシタ３３，３４と、第１および第２のトランジスタＭ３１，Ｍ３２とによって整流され、上記ローパスフィルター３６によって高周波成分が除去されて、上記ＬＯ信号の強度に応じた直流電圧として、上記出力端子３７から出力される。この出力端子３７から出力された直流電圧によって、上記第７および第８のトランジスタＭ１７，Ｍ１８による電流パスの電流値を制御することが可能となる。なお、ＬＯ信号モニター回路７は、図３に示す回路構成のものに限られず、他の回路構成を有するものでもよい。
【００４２】
図４は、本発明の他の実施形態の第２電流制御手段を示す図である。この制御手段は、ＬＯ信号の強度を検出する信号強度検出手段としてのＬＯ信号強度検出回路８１と、検出されたＬＯ信号の強度に応じて電圧を制御して、制御信号を生成する制御信号生成手段としての制御電圧調整回路８２とで構成している。この第２電流制御手段によれば、上記ＬＯ信号発生器６からのＬＯ信号の強度に基いて、第２電流源としての第７および第８トランジスタＭ１７，Ｍ１８における電流値を、より詳細に制御することができる。その結果、ミキサー回路のゲインおよび線形性を、さらに向上することができる。
【００４３】
上記実施形態では、第２の電流源のうちの１つの電流パスを、１つのトランジスタによって形成したが、上記第２の電流源は、１つの電流パスを、複数のトランジスタで構成することもできる。図５は、複数のトランジスタによって構成した電流パスを示す図である。この電流パスは、電流生成部としての第１トランジスタＭ５１と、電流調節部としての第２トランジスタＭ５２とで構成している。この電流パスでは、電流量が固定された制御電源５４によって、上記第１トランジスタ５１を所定値の電流が流れるように制御している。一方、上記第２トランジスタＭ５２を、ＬＯ信号強度モニター回路５３によって、ＬＯ信号の強度に応じた電流が流れるように制御している。これによって、ＬＯ信号の強度に拘らず電流パスに流すべき電流と、ＬＯ信号の強度に応じて変化させるべき電流とを独立して設定することができる。その結果、本発明を、幅広い用度のミキサー回路に適用することができる。また、上記実施形態において、１つの電流源は、１つのトランジスタで構成したが、例えばカスコード接続された複数のトランジスタを用いることによって、電流源としての性能向上を図ることができる。
【００４４】
また、ミキサー回路のコア部２８の回路構成についても、上記実施形態のものに限定されず、図１の概略構成を有する任意の回路構成が可能である。また、回路を構成するトランジスタとしては、ＭＯＳ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタを用いて説明を行ってきたが、これに限定されるものではなく、バイポーラトランジスタ等を適用することも可能である。また、ミキサー回路のコア部２８の構成に応じてＬＯ信号モニター回路の構成も適宜変更できることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明のミキサー回路によれば、第１の電流源と、この第１の電流源に接続されると共に、第１の入力信号を増幅する増幅手段と、この増幅手段に接続されると共に、上記増幅された第１の入力信号と、第２の入力信号とを混合して負荷に出力するスイッチ手段とを備えたミキサー回路において、上記増幅手段とスイッチ手段との間の接続点に接続された第２の電流源と、上記第２の電流源と接続点との間に流れる電流値を上記第２の入力信号に応じて制御する第２電流制御手段とを備えるので、上記第２の入力信号の例えば周波数の変化によって信号強度が変化した場合、上記第２電流制御手段によって、上記第２の入力信号に応じて、上記第２の電流源からの電流値を制御でき、その結果、上記増幅手段に入力される第１の入力信号と、上記スイッチ手段に入力される第２の入力信号とを混合してなる混合信号について、ゲインおよび線形性を適切に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のミキサー回路を示す概略構成図である。
【図２】図１のミキサー回路の詳細な回路図である。
【図３】ＬＯ信号モニター回路７の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態の第２電流制御手段を示す図である。
【図５】複数のトランジスタで構成した電流パスを示す図である。
【図６】従来のギルバート型ミキサー回路を示す図である。
【図７】従来のミキサー回路図を示す図である。
【図８】図７のミキサー回路において、利得トランジスタに流れる電流を一定に保った状態で、電流パスに流れる電流を変えた場合のゲインと線形性の変化を示す図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、異なる強度のＬＯ信号について、ミキサー回路の電流パスに流す電流値を変化させた場合の回路特性の変化を示した図であり、図９（ａ）は線形性の変化を示す図であり、図９（ｂ）はゲインの変化を示す図である。
【符号の説明】
１第１の電流源
２増幅段
３スイッチ段
４出力負荷
５第２の電流源
６ＬＯ信号発生器
７ＬＯ信号モニター回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mixer circuit, and more particularly to a mixer circuit having a wide frequency band of an input signal and suitable for, for example, a television receiver.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a wireless communication device or a television receiver, a mixer circuit has been used to extract an information signal representing audio or video from a high-frequency signal used for transmitting the information signal. This type of mixer circuit performs frequency conversion by multiplying an RF (high frequency) signal including an information signal by an LO (local oscillator) signal to generate an IF (intermediate frequency) signal. In particular, broadband receiving circuits and the like used in cable television tuners and the like receive multi-channel signals simultaneously, so it is necessary to secure a predetermined conversion gain. Therefore, a mixer circuit with high distortion and small distortion is required.
[0003]
As such a mixer circuit, a Gilbert-type mixer circuit using a so-called Gilbert cell is often used, and such a Gilbert-type mixer circuit is as shown in FIG.
[0004]
The mixer circuit shown in FIG. 6 includes current sources 101 and 102 for supplying and controlling a current flowing in the circuit, gain transistors M103 and M104 related to the conversion gain of the circuit, and switch transistors M105, M106, M107 and M107 for frequency conversion. M108, output loads 109 and 110, and an impedance element 111 for improving the linearity of the circuit. The transistors M103 and M104, the transistors M105 and M106, and the transistors M107 and M108 each constitute a differential pair.
[0005]
However, in the Gilbert mixer circuit, the value of the current flowing through this circuit is determined by the current sources 101 and 102. Therefore, if the value of the current flowing through the gain transistors M103 and M104 is determined, the switch transistor M105 is automatically set. , M106, M107, and M108 are also determined. Under such conditions, the gain transistors M103 and M104 and the switch transistors M105, M106, M107 and M108 cannot be operated under the respective optimum conditions. Therefore, it is difficult to achieve a good balance between the conversion gain and the linearity of the mixer circuit.
Conventionally, to solve such a problem, a mixer circuit as shown in FIG. 7 has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0006]
The mixer circuit shown in FIG. 7 is provided with new current paths 112 and 113 in the Gilbert mixer circuit shown in FIG. The value of the current is made different. By setting the current value flowing through the gain transistors M103 and M104 and the current value flowing through the switch transistors M105, M106, M107 and M108 to mutually different optimum values, the linearity and conversion voltage gain of the mixer circuit can be improved. I try to improve. Further, by improving one of the linearity and the conversion voltage gain, the characteristic balance of the entire mixer circuit is improved.
[0007]
FIG. 8 shows a case where the current (Ipath) flowing through the current paths 112 and 113 is changed while the current flowing through the gain transistors M103 and M104 is kept constant (80 mA) in the mixer circuit of FIG. ) And changes in linearity. In FIG. 8, the horizontal axis represents the current Ipath (mA) flowing through the current paths 112 and 113, and the vertical axis represents IIP3 (third-order interceptor pointer) (dBm) and OIP3 ( Tertiary output interceptor pointer) (dBm) and gain (dB). It can be said that the larger the linearity values IIP3 and OIP3 are, the better the linearity is. As can be seen from FIG. 8, the gain increases as the current value Ipath flowing through the current paths 112 and 113 increases. On the other hand, it is understood that the linearity is optimal when the current value Ipath flowing through the current paths 112 and 113 is about 20 to 30 mA. Here, the mixer circuit of FIG. 6 without the current paths 112 and 113 corresponds to the case where the current value Ipath is 0 mA. Therefore, by providing the current paths 112 and 113 as shown in FIG. 7 and adjusting the currents of the current paths 112 and 113, the gain can be improved by 1.5 to 2 dB, and the linearity value IIP3 Can be improved by about 0.5 dB.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-59147 A (FIG. 2)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional mixer circuit has a problem in that it is impossible to improve gain and linearity at all frequencies in a wide frequency band.
[0010]
More specifically, in the mixer circuit shown in FIG. 7, for the RF signals input to the gain transistors M103 and M104, a LO signal for modulating the RF signals is added to the switch transistors M105, M106, M107 and M108. Therefore, a generator for generating this LO signal is required. When this LO signal generator is built into an integrated circuit, it is difficult to adjust the intensity of the generated LO signal to a desired value. In addition, in order to select a signal corresponding to a predetermined channel from a signal of a wide band frequency as in a television tuner, it is necessary to select a necessary frequency from the wide band frequency also for the LO signal. The output intensity of the LO signal generator corresponding to such a broadband frequency varies depending on the output frequency. Also, depending on the frequency to be generated, it is necessary to cover the signal of that frequency with a plurality of signal generators. When an LO signal is generated by a plurality of signal generators in this manner, a difference occurs in the output intensity among the signal generators. As described above, it is difficult to adjust the output intensity of the LO signal to a predetermined value, and the change in the intensity of the LO signal changes the characteristics of the mixer circuit.
[0011]
FIGS. 9A and 9B show the mixer circuits when the current values (Ipath) flowing through the current paths 112 and 113 of the mixer circuit of FIG. 7 are changed when the intensity of the LO signal is 6 dBm and 8 dBm. FIG. 5 is a diagram showing a change in the linearity value (IIP3) and a change in the gain. According to FIG. 9A, when the intensity of the LO signal is 6 dBm, the linearity value IIP3 is maximum when the current value Ipath of the current path is 30 mA, whereas the intensity of the LO signal is low. In the case of 8 dBm, when the current value Ipath of the current path is 30 mA, the linearity value IIP3 is reduced by about 1.5 dB from the maximum value. The linearity value IIP3 when the intensity of the LO signal is 8 dBm becomes maximum when the current value Ipath of the current path is 15 mA. According to FIG. 9B, the gain when the intensity of the LO signal is 6 dBm and the current value Ipath of the current path is 30 mA, and the gain when the intensity of the LO signal is 8 dBm and The gain when the current value Ipath is 15 mA is substantially the same value.
[0012]
On the other hand, in FIG. 9A, the value of the linearity value IIP3 when the intensity of the LO signal is 6 dBm and the current value Ipath of the current path is 30 mA is when the intensity of the LO signal is 8 dBm. It is relatively close to the linearity value IIP3 when the current value Ipath of the current path is 30 mA. However, near the current value Ipath, the linearity value IIP3 greatly depends on the current value Ipath. Therefore, when the actual current value Ipath slightly deviates from the design value, the linear characteristic changes significantly.
[0013]
In the conventional mixer circuit of FIG. 7, the current value Ipath of the current paths 112 and 113 is fixed to a predetermined value. Therefore, when the frequency of the LO signal is changed corresponding to a wide frequency band, the intensity of the LO signal is changed. Is changed, and the gain and the linearity as described above are greatly changed by the change in the intensity of the LO signal. Therefore, the conventional mixer circuit has a problem that the gain and the linearity cannot be stably maintained for an input signal in a wide frequency band.
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to provide a mixer circuit that can stably exhibit good gain and linearity with respect to an input signal having a wide frequency band.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a mixer circuit according to the present invention includes a first current source, an amplifying means connected to the first current source and amplifying a first input signal, and a connection to the amplifying means. And a switch circuit that mixes the amplified first input signal and the second input signal and outputs the mixed signal to a load.
A second current source connected to a connection point between the amplification means and the switch means;
And a second current control means for controlling a value of a current flowing between the second current source and the connection point in accordance with the second input signal.
[0016]
According to the above configuration, the first input signal input to the amplifying unit is amplified by the amplifying unit. The amplifying means operates with a current defined by the first current source. The signal amplified by the amplifier and the second input signal input to the switch are mixed by the switch to generate a mixed signal. The switching means operates by a difference between a current defined by the first current source and a current from the second current source. The mixed signal is output from the switch to a load. Here, when, for example, the frequency of the second input signal changes to change the signal strength, the second current control means outputs the second current source according to the second input signal. The amount of current is controlled. Therefore, even if the signal strength of the second input signal changes, the mixed signal output from the switch means hardly changes in gain and linearity. As a result, a mixer circuit having stable and good gain and linearity can be obtained.
[0017]
In one embodiment, the second current source is configured to generate a predetermined amount of current irrespective of the second input signal, and a current value from the current generation unit to the second current signal. And a current adjusting unit for adjusting the current value to a value corresponding to the input signal.
[0018]
According to the above-described embodiment, a mixer circuit having good gain and linearity can be easily configured by using, for example, a constant current power supply as the current generation unit and using, for example, a transistor as the current adjustment unit.
[0019]
In one embodiment, the second current control means includes a signal strength detection means for detecting a strength of the second input signal, and a second current control means for receiving the signal from the signal strength detection means. Control signal generating means for generating a control signal to be sent to the source.
[0020]
According to the above embodiment, the signal intensity detecting means detects the intensity of the second input signal, and the control signal is generated by the control signal generating means in accordance with the detected intensity of the second input signal. Generated and sent to the second current source. The second current source that has received the control signal changes the amount of current to be output based on the control signal. Therefore, even when the signal strength changes in accordance with, for example, a change in the frequency of the second input signal, the second input signal operates with the difference between the current from the second current source and the current from the first current source. The operation of the switch means is optimized. As a result, the mixed signal output from the switch means is stably and satisfactorily held in gain and linearity.
[0021]
In one embodiment, the second current control means or the signal strength detection means includes: a first input terminal to which the second input signal is input;
A first capacitor connected to the first input terminal;
A first transistor having a gate connected to an electrode of the first capacitor opposite to the electrode connected to the first input terminal, and a drain connected to the first input terminal;
A second input terminal to which the second input signal is input;
A second capacitor connected to the second input terminal;
A second transistor having a gate connected to an electrode of the second capacitor opposite to the electrode connected to the second input terminal, and a drain connected to the second input terminal;
A node connecting the source of the first transistor and the source of the second transistor;
A low-pass filter connected to the connection point;
And an output point connected to the low-pass filter.
[0022]
According to the embodiment, for the second input signal input to the first input terminal, a DC signal is generated in accordance with the intensity of the second input signal, and the generated DC signal is It is output as a control signal from the output point. By supplying the control signal to, for example, the gate of the transistor included in the second current source, the amount of current output from the second current source can be appropriately adjusted. For example, when the intensity of the second input signal decreases, a control signal for increasing a current value can be supplied to the second current source. On the other hand, when the intensity of the second input signal increases, a control signal for decreasing the current value can be supplied to the second current source. As a result, the operation of the switch means operating based on the difference between the current from the second current source and the current from the first current source is optimized, and the mixed signal output from the switch means Gain and linearity are stably and well maintained.
[0023]
In one embodiment of the present invention, the second input signal is a differential signal, and one of the two signals constituting the differential signal is either the second current control means or the signal strength detection signal. The other of the two signals constituting the differential signal is inputted to a first input terminal of the means, and the other signal is inputted to a second input terminal of the second current control means or the signal strength detecting means. You.
[0024]
According to the embodiment, when a differential signal is used as the second input signal, an appropriate control signal can be generated according to the strength of the differential signal. As a result, it is possible to form a mixer circuit having good gain and linear characteristics and high noise immunity to high frequency signals.
[0025]
In one embodiment of the mixer circuit, the amplifying unit includes a first differential pair composed of first and second transistors, and the first and second transistors have the gates receiving the first input signal. And the sources are respectively connected to the first current sources, and
The switch means includes a second differential pair including third and fourth transistors, and a third differential pair including fifth and sixth transistors, wherein the third and fourth transistors are The second input signal is input to the gate and the source is connected to the drain of the first transistor, while the fifth and sixth transistors have the gate receiving the second input signal. And the source is connected to the drain of the second transistor,
The load from which the mixed signal of the first input signal and the second input signal is output from the switch means includes first load means and second load means, and the first load means includes the second load signal. The drains of the fourth and sixth transistors are connected to the second load means while the drains of the third and fifth transistors are connected;
The second current source includes seventh and eighth transistors, and the drains of the seventh transistor are connected to the sources of the third and fourth transistors of the second differential pair. The sources of the fifth and sixth transistors of the third differential pair are connected to the drain of the eighth transistor,
A signal output from the second current control means in response to the second input signal is input to the gates of seventh and eighth transistors of the second current source.
[0026]
According to the embodiment, in the amplifying unit, the first input signal input to the gates of the first and second transistors is amplified. A current defined by the first current source flows through the first and second transistors of the amplifying means. In the switching means, the source of the amplifying means is connected to each of the sources of the second differential pair including the third and fourth transistors and the third differential pair including the fifth and sixth transistors. The drain is connected, and the second input signal is input to each gate, thereby generating a mixed signal obtained by mixing the first input signal and the second input signal. The mixed signal is generated between the drain of the second differential pair of the switch means and the first load means and between the drain of the third differential pair and the second load means. , And are output as differential signals. The switching means is driven by a difference between a current from the amplifying means whose operating current is defined by the first current source and a current from the second current source. Here, the currents from the seventh and eighth transistors included in the second current source are controlled by the second current control means according to the second input signal. As a result, an appropriate operating current is supplied to the switch means according to, for example, the signal strength of the second input signal, so that good gain and linearity can be obtained for a signal with a wide frequency band.
[0027]
In one embodiment, the mixer circuit generates the first current source, the amplifying unit, the switching unit, the second current source, the second current control unit, and the second input signal. The second input signal generating means is formed on the same semiconductor substrate.
[0028]
According to the above embodiment, the second input signal generating means formed on the semiconductor substrate together with the first current source, the amplifying means, and the like is capable of adjusting the intensity of the second input signal even though it is difficult to adjust the intensity of the second input signal. Instead, the current value from the second current source is adjusted by the second current control means in accordance with the intensity of the second input signal. Therefore, the operating current of the switching means is optimized according to the intensity of the second input signal, so that the mixed signal output from the switching means has good gain and linearity.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0030]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a mixer circuit according to an embodiment of the present invention. The mixer circuit according to the present embodiment sequentially connects a first current source 1, an amplification stage 2 as amplification means, a switch stage 3 as switching means, and an output load 4 as load means. A second current source 5 is connected to a connection point between the switch stage 2 and the switch stage 3. The amplifier stage 2 receives an RF signal as a first input signal, and the switch stage 3 receives an LO signal as a second input signal. The switch stage 3 mixes the signal obtained by amplifying the RF signal in the amplification stage 2 with the LO signal and outputs the mixed signal to the output load 4. Then, an IF signal is output from between the switch stage 3 and the output load 4. The mixer circuit of the present embodiment has a LO signal generator 6 as a second input signal generating means for generating the LO signal and an LO signal monitoring circuit 7 as a second current control means. The LO signal monitor circuit 7 monitors the LO signal from the LO signal generator 6 and sends a control signal corresponding to the intensity of the LO signal to the second current source 5. The current value from the second current source 5 is controlled by the control signal from the LO signal monitoring circuit 7.
[0031]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the mixer circuit of FIG. 1 in detail. This mixer circuit includes two transistors M21 and M22 as first current sources, and a control input terminal 12 for controlling a current value from the first current source is connected to gates of the transistors M21 and M22. It is connected.
[0032]
The amplification stage 2 includes a first differential pair 25 formed by first and second transistors M11 and M12. The drains of the transistors M21 and M22 as the first current source are connected to the sources of the first and second transistors M11 and M12, respectively. The sources of the first and second transistors M11 and M12 are connected by an impedance element 22. The gates of the first and second transistors M11 and M12 are connected to a terminal 11 to which an RF signal is input.
[0033]
The switch stage 3 includes a second differential pair 26 including a third transistor M13 and a fourth transistor M14, and a third differential pair 27 including a fifth transistor M15 and a sixth transistor M16. Become. One of the differential signal lines 14 to which the LO signal is transmitted from the LO signal generator 21 is connected to the gate of the third transistor M13 and the gate of the sixth transistor M16. The other of the differential signal lines 14 to which the LO signal is transmitted from the LO signal generator 21 is connected to the gate of the fourth transistor M14 and the gate of the fifth transistor M15. The source of the third transistor M13 and the source of the fourth transistor M14 are connected to a common and to the drain of the first transistor M11 of the amplification stage 2. The source of the fifth transistor M15 and the source of the sixth transistor M16 are connected to a common and to the drain of the second transistor M12 of the amplification stage 2. On the other hand, the drain of the third transistor M13 and the drain of the fifth transistor M15 are connected to a common and to a first output load 23 as first load means. The drain of the fourth transistor M14 and the drain of the sixth transistor M16 are connected to a common and to a second output load 24 as a second load.
[0034]
The sources of the third and fourth transistors M13 and M14 of the switch stage 3 and the sources of the fifth and sixth transistors M15 and M16 of the switch stage 3 are connected to the seventh and the second current sources. Eighth transistors M17 and M18 are respectively connected. The seventh and eighth transistors M17 and M18 function as a second current source.
[0035]
The gates of the seventh and eighth transistors M17 and M18 are connected to the LO signal monitor circuit 7. The monitor circuit 7 monitors the LO signal from the LO signal generator 6 and supplies a predetermined control signal to the gates of the seventh and eighth transistors M17 and M18 according to the intensity of the LO signal. That is, the current from the second current source is adjusted according to the intensity of the LO signal. Thereby, the difference between the current from the second current source and the current supplied from the first current source via the amplification stage 2 and the current supplied to the switch stage 3 is adjusted. I have to.
[0036]
In the mixer circuit having the above configuration, an RF signal is input to the terminal 11 of the amplification stage 2 and the LO signal generated by the LO signal generator 6 is transmitted to the gates of the transistors M13, M14, M15, and M16 of the switch stage 3. To supply. The RF signal input from the terminal 11 is amplified by the first and second transistors M11 and M12 of the amplification stage 2. The amplified signal is supplied to the sources of the transistors M13, M14, M15, and M16 of the switch stage 3. The switch stage 3 performs a switching operation according to the frequency of the LO signal supplied to each gate, and as a result, a mixed signal of the amplified signal supplied to each source and the LO signal is generated at the drain. . Then, the IF signal is output from a terminal 13 connected to a connection point between the drain of the switch stage 3 and the first and second output loads 23 and 24.
[0037]
Here, the LO signal generated by the LO signal generator 6 is also received by the LO signal intensity monitor circuit 7, and the LO signal intensity monitor circuit 7 controls the control signal according to the intensity of the LO signal. As a DC signal. This DC signal is supplied to seventh and eighth transistors M17 and M18 as second current sources. When the intensity of the LO signal is low, the LO signal intensity monitor circuit 7 increases the DC signal supplied to the seventh and eighth transistors M17 and M18 to increase the DC signal supplied to the seventh and eighth transistors M17 and M18. Increases the current value of the current path. Thus, the current supplied to the sources of the transistors M13, M14, M15, and M16 in the switch stage, the current supplied from the first current source and the current supplied from the second power source The current value of the difference between the two decreases. That is, the magnitude of the operating current of the switch stage is controlled according to the intensity of the LO signal. As a result, fluctuations in the gain and linearity of the mixed signal output from the switch stage can be effectively reduced.
[0038]
The LO signal intensity monitor circuit 7 determines a DC signal to be supplied to the seventh and eighth transistors M17 and M18 based on the relationship between the current value of the current path and the linearity shown in FIG. That is, when the intensity of the LO signal is 6 dBm, the current flowing through one current path is 30 mA, and when the intensity of the LO signal is 8 dBm, the DC signal is supplied such that the current flowing through one current path is 15 mA. As a result, it is possible to maintain a substantially constant gain characteristic with respect to the change in the intensity of the LO signal, and to ensure the maximum linearity obtained with the LO signal intensity.
[0039]
As shown in FIG. 2, the mixer circuit of the present embodiment includes a core 28 of the mixer circuit, a LO signal monitoring circuit 7 for monitoring the intensity of the LO signal, and a LO signal generator 6 for generating the LO signal. However, by integrating all of them on a single semiconductor substrate, it becomes possible to realize a tuner circuit or the like exhibiting good gain and linearity in a monolithic manner. When the mixer circuit, the LO signal generator 6, and the LO signal monitor circuit 7 are formed in a monolithic manner, for example, even if the characteristics of the LO signal generator 6 vary from product to product, the LO signal monitor circuit 7, the current value of the second current source is adjusted based on the intensity of the LO signal, so that the mixer circuit formed in a monolithic manner can effectively remove variations in characteristics. As a result, a mixer circuit can be manufactured with a good yield.
[0040]
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of the LO signal monitor circuit 7. As shown in FIG. The LO signal monitor circuit 7 includes first and second input terminals 31 and 32 and first and third capacitors 33 and 34 connected to the first and second input terminals 31 and 32, respectively. Prepare. The gate of the first transistor M31 is connected to the side of the first capacitor 33 that is not connected to the first input terminal 31, and the drain of the first transistor M31 is connected to the first input terminal. 31. The gate of the second transistor M32 is connected to the side of the second capacitor 34 that is not connected to the second input terminal 32, and the drain of the second transistor M32 is connected to the second input terminal. 32. The source of the first transistor M31 and the source of the second transistor M32 are connected, and this connection point 35 is connected to an output terminal 37 via a low-pass filter 36. The low-pass filter 36 includes a resistor 38 and a capacitor 39. A voltage source 42 is connected to the gates of the first and second transistors M31 and M32 via resistors 40 and 41, respectively, whereby a bias voltage is supplied to the gates as necessary. be able to.
[0041]
The LO signal monitor circuit 7 having the above configuration is configured such that one of the differential signals from the LO signal generator 6 is input to the first input terminal 31 and the differential signal from the LO signal generator 6 is The other is input to the second input terminal 32. The differential signal of the input LO signal is rectified by the first and second capacitors 33 and 34 and the first and second transistors M31 and M32, and the low-pass filter 36 removes high-frequency components. Then, it is output from the output terminal 37 as a DC voltage according to the intensity of the LO signal. With the DC voltage output from the output terminal 37, the current value of the current path by the seventh and eighth transistors M17 and M18 can be controlled. The LO signal monitor circuit 7 is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 3, but may have another circuit configuration.
[0042]
FIG. 4 is a diagram illustrating a second current control unit according to another embodiment of the present invention. The control means includes a LO signal strength detection circuit 81 as a signal strength detection means for detecting the strength of the LO signal, and a control signal generation circuit for controlling a voltage in accordance with the detected strength of the LO signal to generate a control signal. And a control voltage adjusting circuit 82 as a means. According to the second current control means, the current values of the seventh and eighth transistors M17 and M18 as the second current sources are controlled in more detail based on the intensity of the LO signal from the LO signal generator 6. can do. As a result, the gain and linearity of the mixer circuit can be further improved.
[0043]
In the above-described embodiment, one current path of the second current source is formed by one transistor. However, the second current source may be configured by forming one current path with a plurality of transistors. . FIG. 5 is a diagram illustrating a current path formed by a plurality of transistors. This current path includes a first transistor M51 as a current generation unit and a second transistor M52 as a current adjustment unit. In this current path, the first transistor 51 is controlled so that a current of a predetermined value flows by the control power supply 54 having a fixed current amount. On the other hand, the second transistor M52 is controlled by the LO signal intensity monitor circuit 53 so that a current corresponding to the intensity of the LO signal flows. Thus, the current to be passed through the current path regardless of the intensity of the LO signal and the current to be changed according to the intensity of the LO signal can be set independently. As a result, the present invention can be applied to a mixer circuit for a wide range of uses. In the above embodiment, one current source is configured by one transistor. However, for example, by using a plurality of cascode-connected transistors, performance as a current source can be improved.
[0044]
Further, the circuit configuration of the core section 28 of the mixer circuit is not limited to that of the above embodiment, and any circuit configuration having the schematic configuration of FIG. 1 is possible. In addition, although the description has been made using a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor as a transistor forming a circuit, the present invention is not limited to this, and a bipolar transistor or the like can be applied. Needless to say, the configuration of the LO signal monitor circuit can be changed as appropriate according to the configuration of the core unit 28 of the mixer circuit.
[0045]
【The invention's effect】
As apparent from the above, according to the mixer circuit of the present invention, the first current source, the amplifying means connected to the first current source and amplifying the first input signal, and the amplifying means And a switch means for mixing the amplified first input signal and the second input signal and outputting the mixed signal to a load. And a second current control means for controlling a current value flowing between the second current source and the connection point in accordance with the second input signal. Therefore, when the signal strength changes due to, for example, a change in frequency of the second input signal, the second current control means changes the current value from the second current source in accordance with the second input signal. Control, and as a result, A first input signal, a second input signal and the mixed signal obtained by mixing the input to the switch means, the gain and linearity can be properly maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a mixer circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the mixer circuit of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of an LO signal monitor circuit 7;
FIG. 4 is a diagram showing a second current control unit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a current path formed by a plurality of transistors.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional Gilbert-type mixer circuit.
FIG. 7 is a diagram showing a conventional mixer circuit diagram.
FIG. 8 is a diagram showing a change in gain and linearity when the current flowing in the current path is changed while the current flowing in the gain transistor is kept constant in the mixer circuit of FIG. 7;
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing changes in circuit characteristics when the value of a current flowing through a current path of a mixer circuit is changed for LO signals of different intensities; FIGS. 9A is a diagram illustrating a change in linearity, and FIG. 9B is a diagram illustrating a change in gain.
[Explanation of symbols]
1 First current source
2 Amplification stage
3 Switch stage
4 Output load
5 Second current source
6 LO signal generator
7 LO signal monitor circuit

Claims

第１の電流源と、この第１の電流源に接続されると共に、第１の入力信号を増幅する増幅手段と、この増幅手段に接続されると共に、上記増幅された第１の入力信号と、第２の入力信号とを混合して負荷に出力するスイッチ手段とを備えたミキサー回路において、
上記増幅手段とスイッチ手段との間の接続点に接続された第２の電流源と、
上記第２の電流源と接続点との間に流れる電流値を上記第２の入力信号に応じて制御する第２電流制御手段とを備えることを特徴とするミキサー回路。A first current source, an amplifying means connected to the first current source and amplifying the first input signal, and an amplified first input signal connected to the amplifying means and connected to the amplifying means. And a switch means for mixing the second input signal with the second input signal and outputting the mixed signal to a load.
A second current source connected to a connection point between the amplification means and the switch means;
A mixer circuit, comprising: second current control means for controlling a value of a current flowing between the second current source and a connection point according to the second input signal.

請求項１に記載のミキサー回路において、
上記第２の電流源は、上記第２の入力信号に拘らず所定値の電流を生成する電流生成部と、この電流生成部からの電流の値を上記第２の入力信号に応じた値に調節する電流調節部とを含むことを特徴とするミキサー回路。The mixer circuit according to claim 1,
A second current source configured to generate a current of a predetermined value regardless of the second input signal; and a current value from the current generation unit to a value corresponding to the second input signal. A mixer circuit, comprising: a current adjustment unit for adjusting the current.

請求項１または２に記載のミキサー回路において、
上記第２電流制御手段は、上記第２の入力信号の強度を検出する信号強度検出手段と、この信号強度検出手段からの信号を受けて、上記第２の電流源に送る制御信号を生成する制御信号生成手段とからなることを特徴とするミキサー回路。The mixer circuit according to claim 1 or 2,
The second current control means generates a signal strength detection means for detecting the strength of the second input signal, and a control signal to be sent to the second current source in response to a signal from the signal strength detection means. A mixer circuit comprising control signal generation means.

請求項１乃至３のいずれか１つに記載のミキサー回路において、
上記第２電流制御手段または信号強度検出手段は、上記第２の入力信号が入力される第１の入力端子と、
上記第１の入力端子に接続された第１のキャパシタと、
上記第１のキャパシタの上記第１の入力端子に接続された電極と反対側の電極に接続されたゲートと、上記第１の入力端子に接続されたドレインとを有する第１のトランジスタと、
上記第２の入力信号が入力される第２の入力端子と、
上記第２の入力端子に接続された第２のキャパシタと、
上記第２のキャパシタの上記第２の入力端子に接続された電極と反対側の電極に接続されたゲートと、上記第２の入力端子に接続されたドレインとを有する第２のトランジスタと、
上記第１のトランジスタのソースと、上記第２のトランジスタのソースとを接続する接続点と、
上記接続点に連なるローパスフィルタと、
上記ローパスフィルタに連なる出力点とを含むことを特徴とするミキサー回路。The mixer circuit according to any one of claims 1 to 3,
The second current control means or the signal strength detection means comprises: a first input terminal to which the second input signal is input;
A first capacitor connected to the first input terminal;
A first transistor having a gate connected to an electrode of the first capacitor opposite to the electrode connected to the first input terminal, and a drain connected to the first input terminal;
A second input terminal to which the second input signal is input;
A second capacitor connected to the second input terminal;
A second transistor having a gate connected to an electrode of the second capacitor opposite to the electrode connected to the second input terminal, and a drain connected to the second input terminal;
A node connecting the source of the first transistor and the source of the second transistor;
A low-pass filter connected to the connection point;
And an output point connected to the low-pass filter.

請求項１乃至４のいずれか１つに記載のミキサー回路において、
上記第２の入力信号は差動信号であり、この差動信号を構成する２つの信号のうちの１つの信号が、上記第２電流制御手段または上記信号強度検出手段の第１の入力端子に入力され、上記差動信号を構成する２つの信号のうちの他方の信号が、上記第２電流制御手段または上記信号強度検出手段の第２の入力端子に入力されることを特徴とするミキサー回路。The mixer circuit according to any one of claims 1 to 4,
The second input signal is a differential signal, and one of the two signals constituting the differential signal is connected to a first input terminal of the second current control means or the signal strength detection means. A mixer circuit, wherein the other of the two signals that are input and constitute the differential signal is input to a second input terminal of the second current control means or the signal strength detection means. .

請求項１乃至５のいずれか１つに記載のミキサー回路において、
上記増幅手段は、第１および第２のトランジスタからなる第１の差動対を備え、上記第１および第２のトランジスタは、ゲートに上記第１の入力信号が各々入力されると共に、ソースが上記第１の電流源に各々接続されており、
上記スイッチ手段は、第３および第４のトランジスタからなる第２の差動対と、第５および第６のトランジスタからなる第３の差動対とを備え、上記第３および第４のトランジスタは、ゲートに上記第２の入力信号が入力されると共に、ソースが上記第１のトランジスタのドレインに接続されている一方、上記第５および第６のトランジスタは、ゲートに上記第２の入力信号が入力されると共に、ソースが上記第２のトランジスタのドレインに接続されており、
上記スイッチ手段から第１の入力信号と第２の入力信号との混合信号が出力される負荷は、第１の負荷手段と第２の負荷手段からなり、上記第１の負荷手段に、上記第３および第５のトランジスタのドレインが接続されている一方、上記第２の負荷手段に、上記第４および第６のトランジスタのドレインが接続されており、
上記第２の電流源は、第７および第８のトランジスタを備え、上記第７のトランジスタのドレインに、上記第２の差動対の第３および第４のトランジスタのソースが接続されていると共に、上記第８のトランジスタのドレインに、上記第３の差動対の第５および第６のトランジスタのソースが接続されており、
上記第２の入力信号に応じて上記第２電流制御手段から出力された信号が、上記第２の電流源の第７および第８トランジスタのゲートに各々入力されるようになっていることを特徴とするミキサー回路。The mixer circuit according to any one of claims 1 to 5,
The amplifying means includes a first differential pair composed of first and second transistors. The first and second transistors have their gates receiving the first input signal, respectively, and have their sources connected to each other. Respectively connected to the first current sources,
The switch means includes a second differential pair including third and fourth transistors, and a third differential pair including fifth and sixth transistors, wherein the third and fourth transistors are The second input signal is input to the gate and the source is connected to the drain of the first transistor, while the fifth and sixth transistors have the gate receiving the second input signal. And the source is connected to the drain of the second transistor,
The load from which the mixed signal of the first input signal and the second input signal is output from the switch means includes first load means and second load means, and the first load means includes the second load signal. The drains of the fourth and sixth transistors are connected to the second load means while the drains of the third and fifth transistors are connected;
The second current source includes seventh and eighth transistors, and the drains of the seventh transistor are connected to the sources of the third and fourth transistors of the second differential pair. The sources of the fifth and sixth transistors of the third differential pair are connected to the drain of the eighth transistor,
A signal output from the second current control means in response to the second input signal is input to gates of seventh and eighth transistors of the second current source. And the mixer circuit.

請求項１乃至６のいずれか１つに記載のミキサー回路において、
上記第１の電流源と、上記増幅手段と、上記スイッチ手段と、上記第２の電流源と、上記第２電流制御手段と、上記第２の入力信号を生成する第２入力信号生成手段とが、同一の半導体基板上に形成されていることを特徴とするミキサー回路。The mixer circuit according to any one of claims 1 to 6,
The first current source, the amplifying means, the switch means, the second current source, the second current control means, and a second input signal generating means for generating the second input signal. Are formed on the same semiconductor substrate.