一种基于nmos晶体管的90°移相器的制作方法

文档序号:7536195阅读:414来源:国知局
专利名称:一种基于nmos晶体管的90°移相器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种90。移相器,尤其涉及一种基于NM0S晶体管的90。移相器,属于射频微波集成电路设计技术领域。
背景技术
90°移相器是用来产生正交信号I和Q的电路,是射频微波集成电路中基本的模块之一,常用于调制解调模块中正交本地振荡信号的产生。90°移相器性能的高低是由其输出信号之间的相位差和幅度差准确度决定的。图1为现有技术90。移相器的基本结构示意图。如图l所示,现有技术的90。移相器一般由两个并行驱动的无源二阶全通滤波器组成,每个无源二阶全通滤波器由增益模块-K、电阻和电容等构成,所述增益模块-K也完全由电阻、电容等组成,这些均为无源器件,不仅没有实现增益,且造成传输损耗较大;所以一般用分离元件实现,从而导致移相器占用面积较大,制造成本较高且不易集成。

发明内容
本发明针对现有技术90。移相器传输损耗较大,制造成本较高且不易集成的不足,提供了一种基于NM0S晶体管的90。移相器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下 一种基于NM0S晶体管的90。移相器由输入端Vin、第一二阶全通滤波器、第二二阶全通滤波器、第一输出端VoI和第二输出端VoQ构成;所述第一二阶全通滤波器一端与所述输入端Vin相连,另一端与所述第一输出端VoI相连;所述第二二阶全通滤波器一端与所述输入端Vin相连,另一端与所述第二输出端VoQ相连;所述第一二阶全通滤波器和第二二阶全通滤波器是被并行驱动的;所述第一二阶全通滤波器包括两个串联相连的NM0S晶体管M1和M2、电容C1A、两个并联相连的电容C1B和电阻R1 ,所述两个串联相连的NM0S晶体管M1和M2与所述电容C1A串联后,再与两个并联相连的电容C1B和电阻Rl相并联;所述第二二阶全通滤波器包括两个串联相连的NM0S晶体管M3和M4、电容C2A、两个并联相连的电容C2B和电阻R2 ,所述两个串联相连的NMOS晶体管M3和M4与所述电容C2A串联后,再与两个并联相连的电容C2B和电阻R2相并联。在所述第一二阶全通滤波器中,所述NM0S晶体管M1的栅极接输入信号,源极接地,漏极接所述NM0S晶体管M2的源极;所述NM0S晶体管M2的漏极与自身的栅极相连,并接至电源;所述电容C 1A的一端与所述NMOS晶体管M1的漏极相连,另一端与所述电容C 1B和电阻R1的一端相连,并与所述第一输出端VoI相连;所述电容C1B和电阻R1的另一端均连至所述NM0S晶体管Ml的栅极,并与所述输入端Vin相连。
进一步,在所述第二二阶全通滤波器中,所述NM0S晶体管M3的栅极接输入信号,源极接地,漏极接所述NM0S晶体管M4的源极;所述NM0S晶体管M4的漏极与自身的栅极相连,并接至电源;所述电容C2A的一端与所述NM0S晶体管M3的漏极相连,另一端与所述电容C2B和电阻R2的一端相连,并与所述第二输出端VoQ相连;所述电容C2B和电阻R2的另一端均连至所述NM0S晶体管M3的栅极,并与所述输入端Vin相连。
本发明的有益效果是本发明基于NM0S晶体管的90。移相器可用低成本、低功耗的CM0S工艺,小面积实现宽带90。移相,并具有以下两个优点, 一是没有传输损耗,并能通过有源元件调整其增益;二是可以与标准CM0S工艺兼容,成本低,功耗低,集成度高且工作频带宽。


图1为现有技术90。移相器的基本结构示意图2为本发明实施例基于NM0S晶体管的90。移相器的基本结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
图2为本发明实施例基于NM0S晶体管的90。移相器的基本结构示意图。如图2所示,所述基于NM0S晶体管的90。移相器,由输入端Vin、第一二阶全通滤波器、第二二阶全通滤波器、第一输出端VoI和第二输出端VoQ构成;所述第一二阶全通滤波器一端与所述输入端Vin相连,另一端与所述第一输出端VoI相连;所述第二二阶全通滤波器一端与所述输入端Vin相连,另一端与所述第二输出端VoQ相连;所述第一二阶全通滤波器和第二二阶全通滤波器是被并行驱动的;所述第一二阶全通滤波器包括两个串联相连的NM0S晶体管M1和M2、电容C1A、两个并联相连的电容C1B和电阻R1,所述两个串联相连的NM0S晶体管M1和M2与所述电容C1A串联后,再与两个并联相连的电容C1B和电阻R1相并联;所述第二二阶全通滤波器包括两个串联相连的丽0S晶体管M3和M4、电容C2A、两个并联相连的电容C2B和电阻R2,所述两个串联相连的丽0S晶体管M3和M4与所述电容C2A串联后,再与两个并联相连的电容C2B和电阻R2相并联
在所述第一二阶全通滤波器中,所述NM0S晶体管M1的栅极接输入信号,源极接地,漏极接所述NMOS晶体管M2的源极;所述NMOS晶体管M2的漏极与自身的栅极相连,并接至电源;所述电容C 1A的一端与所述NMOS晶体管M1的漏极相连,另一端与所述电容C 1B和电阻R1的一端相连,并与所述第一输出端VoI相连;所述电容C1B和电阻R1的另一端均连至所述NM0S晶体管Ml的栅极,并与所述输入端Vin相连。
在所述第二二阶全通滤波器中,所述NMOS晶体管M3的栅极接输入信号,源极接地,漏极接所述丽0S晶体管M4的源极;所述丽0S晶体管M4的漏极与自身的栅极相连,并接至电源;所述电容C2A的一端与所述NMOS晶体管M3的漏极相连,另一端与所述电容C2B和电阻R2的一端相连,并与所述第二输出端VoQ相连;所述电容C2B和电阻R2的另一端均连至所述NM0S晶体管M3的栅极,并与所述输入端Vin相连。
所述基于NM0S晶体管的90。移相器在工作的过程中,输入信号从输入端Vin输入,并行驱动两个结构相同但元件值大小不同的二阶全通滤波器,这两个全通滤波器由NMOS晶体管、电阻、电容构成,其输出分别作为移相器的两个输出端即VoI以及VoQ。假设该移相器的工作频率范围为fmin fmax,则由fmin和fmax可以确定两个参数(Qo, r),这两个参数可以使得移相器两个输出端在整个工作频带内的相位差为90。。其中Qo是全通滤波器的特征品质因子,
r =fmax/fmin。
具体步骤如下
所述第一二阶全通滤波器的特征品质因子设为Qoi,所述第二二阶全通滤波器的特征品
质因子设为Q()2,令
Qoi=Qo2=Qo ,
fo =fminXfmax,
则移相器的两个输出端的相位差可以表示为
= O01 - 0。2 = 2 tan-1 g。 (A —字)—2 tan-10。(,—々
则要求。=90°时,可以得到唯一的一组(Qo, r)。同时,由以下关系式可以确定各个元件的值,其中gm2和gm4分别是所述丽0S晶体管M2和M4的跨导<formula>formula see original document page 7</formula>1 / 2^V,腿^^ Cw (i )
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(6)
所述第一二阶全通滤波器中电容C1A的大小根据具体应用选取一个合理值,电容CIB和电阻Rl的大小可由所述公式(1) (3)计算得到,所述第二二阶全通滤波器中电容C2A的大小同样也可根据具体应用选取一个合理值,电容C2B和电阻R2的大小也可由所述公式(4) (6)计算得到。所述电容C1A的大小与电容C2A的大小可以相等,也可以不相等,
本发明基于NM0S晶体管的90。移相器可用低成本、低功耗的CMOS工艺,小面积实现宽带90°移相,并具有以下两个优点, 一是没有传输损耗,并能通过有源元件调整其增益;二是可以与标准CMOS工艺兼容,成本低,功耗低,集成度高且工作频带宽。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于NMOS晶体管的90°移相器,由输入端(Vin)、第一二阶全通滤波器、第二二阶全通滤波器、第一输出端(VoI)和第二输出端(VoQ)构成;所述第一二阶全通滤波器一端与所述输入端(Vin)相连,另一端与所述第一输出端(VoI)相连;所述第二二阶全通滤波器一端与所述输入端(Vin)相连,另一端与所述第二输出端(VoQ)相连;所述第一二阶全通滤波器和第二二阶全通滤波器是被并行驱动的;其特征在于,所述第一二阶全通滤波器包括两个串联相连的NMOS晶体管(M1)和(M2)、电容(C1A)、两个并联相连的电容(C1B)和电阻(R1),所述两个串联相连的NMOS晶体管(M1)和(M2)与所述电容(C1A)串联后,再与两个并联相连的电容(C1B)和电阻(R1)相并联;所述第二二阶全通滤波器包括两个串联相连的NMOS晶体管(M3)和(M4)、电容(C2A)、两个并联相连的电容(C2B)和电阻(R2),所述两个串联相连的NMOS晶体管(M3)和(M4)与所述电容(C2A)串联后,再与两个并联相连的电容(C2B)和电阻(R2)相并联。
2.根据权利要求l所述的基于NMOS晶体管的90。移相器,其特征在于,在所述第一二阶全 通滤波器中,所述NMOS晶体管(Ml)的栅极接输入信号,源极接地,漏极接所述NMOS晶体管 (M2)的源极;所述NMOS晶体管(M2)的漏极与自身的栅极相连,并接至电源;所述电容( C1A)的一端与所述NMOS晶体管(Ml)的漏极相连,另一端与所述电容(C1B)和电阻(Rl) 的一端相连,并与所述第一输出端(Vol)相连;所述电容(C1B)和电阻(Rl)的另一端均 连至所述NM0S晶体管(Ml)的栅极,并与所述输入端(Vin)相连。
3.根据权利要求1所述的基于NM0S晶体管的90。移相器,其特征在于,在所述第二二阶全 通滤波器中,所述NM0S晶体管(M3)的栅极接输入信号,源极接地,漏极接所述NM0S晶体管 (M4)的源极;所述NM0S晶体管(M4)的漏极与自身的栅极相连,并接至电源;所述电容(C2A)的一端与所述NMOS晶体管(M3)的漏极相连,另一端与所述电容(C2B)和电阻(R2) 的一端相连,并与所述第二输出端(VoQ)相连;所述电容(C2B)和电阻(R2)的另一端均 连至所述NMOS晶体管(M3)的栅极,并与所述输入端(Vin)相连。
全文摘要
本发明涉及一种基于NMOS晶体管的90°移相器,属于射频微波集成电路设计技术领域。所述90°移相器由输入端、被并行驱动的第一二阶全通滤波器和第二二阶全通滤波器、第一输出端和第二输出端构成;所述第一二阶全通滤波器包括两个串联相连的NMOS晶体管、电容以及两个并联相连的电容和电阻;所述第二二阶全通滤波器包括两个串联相连的NMOS晶体管、电容以及两个并联相连的电容和电阻。本发明基于NMOS晶体管的90°移相器用低成本、低功耗的CMOS工艺,小面积实现宽带90°移相,并具有以下两个优点,一是没有传输损耗,能通过有源元件调整其增益;二是与标准CMOS工艺兼容,成本低,功耗低,集成度高且工作频带宽。
文档编号H03H11/18GK101599751SQ200910303640
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者张海英, 雷牡敏 申请人:中国科学院微电子研究所
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