直流偏压电路及使用直流偏压电路的射频接收器电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及直流偏压电路，特别涉及稳定射频接收器电路中混频器电路所输出的 交流电流信号的直流偏压电路。
【背景技术】
[0002] 图1是一射频接收器电路10的一区块图。如图1所示，射频接收器电路10包括一 低噪声放大器101、一混频器电路102、以及一放大器电路103。射频接收器电路10通过天线 11接收并处理来自无线传输信道的多个射频信号，其中该等射频信号是特定频带的高频电 磁波信号，例如，频率5GHz或2. 4GHz的电磁波信号。低噪声放大器101用以对接收到的该 等射频信号进行噪声处理。混频器电路l〇2(Mixer)(或称作降频器（Downconverter))用 以对低噪声放大器101处理过的该等射频信号执行一降频操作。最后，放大器电路103接 收自混频器电路102的多个交流电信号，并输出对应的多个交流电压信号。在图1中，低噪 声放大器101、混频器电路102和放大器电路103皆可由模拟电路实现。而在模拟电路设计 中，半导体工艺上的变异是很重要的考虑。这是由于半导体工艺上的变异很可能影响到模 拟电路各种设计参数的精确性。
[0003] 有鉴于此，本发明提出应用在射频接收器电路10的一种直流偏压电路。
【发明内容】
[0004] 本发明的一实施例提供一种直流偏压电路，用以直流偏压一混频器电路和一共栅 极放大器电路。该直流偏压电路包括一第一偏压电路和一第二偏压电路。该第一偏压电路 包括一第一偏压晶体管和一第一偏压电阻，其中该第一偏压晶体管和该第一偏压电阻提供 一第一直流偏压至一混频器电路的一输出晶体管，使该输出晶体管操作在饱和区；以及其 中该第一偏压晶体管和该输出晶体管为同类型的晶体管，且该输出晶体管与该第一偏压晶 体管具有相同沟道长度。该第二偏压电路包括一第二偏压晶体管和一第二偏压电阻，其中 该第二偏压晶体管和该第二偏压电阻提供一第二直流偏压至该混频器电路下一级的一共 栅极放大器电路的一输入晶体管，使该输入晶体管操作在饱和区；其中该第二偏压晶体管 和该输入晶体管为同类型的晶体管，且该输入晶体管与该第二偏压晶体管具有相同沟道长 度；以及其中当该输出晶体管和该输入晶体管皆操作在饱和区时，该混频器电路所输出的 多个交流电流信号的电流值与该输出晶体管的一临界电压的电压值无关，且该等交流电流 信号的电流值与该输入晶体管的一临界电压的电压值无关。
[0005] 本发明的一实施例提供一种直流偏压电路，用以直流偏压一混频器电路和一共栅 极放大器电路。该直流偏压电路包括一第一偏压电路和一第二偏压电路。该第一偏压电路 用以输出一第一直流偏压至该混频器电路的一第一晶体管的一栅极，使该第一晶体管操作 在饱和区。该第一偏压电路包括一第三晶体管、一第一电阻、以及一第一电流源。该第三晶 体管的一栅极和一漏极电性连接至一第一节点，该第三晶体管的一源极则电性连接至地， 且该第三晶体管和该第一晶体管为同类型的晶体管。该第一电阻电性连接至该第一晶体管 的该栅极和该第一节点之间。该第一电流源用以输出一第一直流电流至该第三晶体管。该 第二偏压电路用以输出一第二直流偏压至该共栅极放大器电路的一第二晶体管的一栅极， 使该第二晶体管操作在饱和区。该第二偏压电路包括一第四晶体管、一第三电阻、以及一第 二电流源。该第四晶体管的一栅极和一漏极电性连接至一第二节点，该第四晶体管的一源 极则电性连接至地，且该第四晶体管和该第二晶体管为同类型的晶体管。该第三电阻电性 连接至该第二晶体管的该栅极和该第二节点之间。该第二电流源用以输出该第一直流电流 至该第四晶体管。该混频器电路藉由该第一晶体管的一漏极接收一高频输入信号，并通过 该第一晶体管的一源极输出一交流电流信号。该共栅极放大器电路藉由该第二晶体管的一 源极接收该交流电流信号，并通过该第二晶体管的一漏极输出一输出电压信号。该第一晶 体管的该源极和该第二晶体管的该源极皆电性接连至一第三节点，且一第三电流源分别电 性连接至该第三节点和电性连接至地。该第一晶体管和该第二晶体管分别与该第三晶体管 和该第四晶体管具有相同沟道长度，使该混频器电路所输出的该交流电流信号的电流值与 该第一晶体管的临界电压的电压值无关。
[0006] 本发明的一实施例提供一种射频接收器电路。该射频接收器电路包括一混频器电 路、一共栅极放大器电路、一第一偏压电路、以及一第二偏压电路。该混频器电路包括一第 一晶体管，其中该混频器电路藉由该第一晶体管的一漏极接收一高频输入信号，并通过该 第一晶体管的一源极输出一交流电流信号。该共栅极放大器电路，包括一第二晶体管，其中 该共栅极放大器电路藉由该第二晶体管的一源极接收该交流电流信号，并通过该第二晶体 管的一漏极输出一输出电压信号。该第一偏压电路用以输出一第一直流偏压至该混频器电 路的该第一晶体管的一栅极，使该第一晶体管操作在饱和区，其中该第一偏压电路包括一 第三晶体管、一第一电阻、以及一第一电流源。该第三晶体管的一栅极和一漏极电性连接至 一第一节点，该第三晶体管的一源极则电性连接至地，且该第三晶体管和该第一晶体管为 同类型的晶体管。该第一电阻电性连接至该第一晶体管的该栅极和该第一节点之间。该第 一电流源用以输出一第一直流电流至该第三晶体管。该第二偏压电路用以输出一第二直流 偏压至该共栅极放大器电路的该第二晶体管的一栅极，使该第二晶体管操作在饱和区，其 中该第二偏压电路包括一第四晶体管、一第三电阻、以及一第二电流源。该第四晶体管的一 栅极和一漏极电性连接至一第二节点，该第四晶体管的一源极则电性连接至地，且该第四 晶体管和该第二晶体管为同类型的晶体管。该第三电阻电性连接至该第二晶体管的该栅极 和该第二节点之间。该第二电流源用以输出该第一直流电流至该第四晶体管，其中该第一 晶体管的该源极和该第二晶体管的该源极皆电性接连至一第三节点，且一第三电流源分别 电性连接至该第三节点和电性连接至地；以及其中该第一晶体管和该第二晶体管分别与该 第三晶体管和该第四晶体管具有相同沟道长度，使该混频器电路所输出的该交流电流信号 的电流值与该第一晶体管的临界电压的电压值无关。
【附图说明】
[0007] 为能更完整地理解本公开实施例及其优点，现在参考与附图一起进行的以下描述 作出，其中：
[0008] 图1是一射频接收器电路10的一区块图。
[0009] 图2A是依据本发明第一实施例的射频接收器电路20的电路图。
[0010] 图2B是依据本发明第二实施例的被动混频器电路21的一直流偏压电路24的一 电路图。
[0011] 图2C是依据本发明第三实施例的被动混频器电路21和共栅极放大器22的一直 流偏压电路25的一电路图。
[0012] 图3A是依据本发明第四实施例的射频接收器电路30的一电路图。
[0013] 图3B是依据本发明第五实施例的一直流偏压电路35的一电路图，用以直流偏压 被动互补式金属氧化物半导体混频器电路32和差动共栅极转阻放大器33。
[0014] 图3C是对本发明的被动互补式金属氧化物半导体混频器电路32和差动共栅极转 阻放大器33进行直流分析得到的等效电路图。
[0015] 图4A是依据本发明第六实施例实现射频接收器电路40的一电路图。
[0016] 图4B是依据本发明第七实施例的一直流偏压电路45的一电路图，用以直流偏压 被动互补式金属氧化物半导体混频器电路42和增益提升差动共栅极转阻放大器43。
[0017] 图4C是对本发明的被动互补式金属氧化物半导体混频器电路42和增益提升差动 共栅极转阻放大器43进行直流分析得到的等效电路图。
【具体实施方式】
[0018] 本发明所附图示的实施例或例子将如以下说明。本发明的范围并非以此为限。本 领域技术人员应能知悉在不脱离本发明的精神和架构的前提下，当可作些许更动、替换和 置换。在本发明的实施例中，元件符号可能被重复地使用，本发明的数种实施例可能共用相 同的元件符号，但为一实施例所使用的特征元件不必然为另一实施例所使用。
[0019] 图2A是依据本发明第一实施例实现射频接收器电路20的一电路图。在本发明的 该第一实施例中，射频接收器电路20包括一被动混频器电路21、一共栅极放大器22、一转 阻放大器23、以及一直流偏压电路24。在本发明的该第一实施例中，被动混频器电路21包 括一开关晶体管211和一电容器212,共栅极放大器22包括一晶体管221、一电阻器222、以 及一电流源晶体管201。在本发明的该第一实施例中，直流偏压电路24用以提供横跨在被 动混频器电路21的开关晶体管211的栅极与源极间的一直流偏压。
[0020] 在本发明的该第一实施例中，被动混频器电路21的电容器212用以作为直流阻隔 (DCblock)。被动混频器电路21的开关晶体管211的一源极用以接收低噪声放大器101 所处理过的该等射频信号，被动混频器电路21的开关晶体管211的一栅极用以感应一振荡 器所产生的一周期信号（未图示），而被动混频器电路21的开关晶体管211的一源极则用 以输出多个交流电流信号Si21。
[0021] 在本发明的该第一实施例中晶体管221的一源极电性连接至开关晶体管211的该 源极，晶体管221的一栅极电性连接至一直流偏压\，晶体管221的一漏极则用以将多个交 流电流信号Si22输出至转阻放大器23。电阻器222电性连接在一第一电压源VDD和晶体管 221的该漏极之间，并作为一偏压电阻。电流源晶体管201电性连接在第二电压源Vss和一 第一节点K之间，并作为流通一第一定电流IB(；的一定电流源。在本发明的该第一实施例 中，第二电压源Vss是一接地端。转阻放大器23用以将交流电流信号Si22转换为多个交流 电压信号SV23。
[0022] 图2B是依据本发明第二实施例实现射频接收器电路20的一直流偏压电路24的 一电路图。在本发明的该第二实施例中，直流偏压电路24包括一电阻器241、一电