專利名稱：一種基于nmos晶體管的90°移相器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種90。移相器，尤其涉及一種基于NM0S晶體管的90。移相器，屬于射頻微波集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
90°移相器是用來產(chǎn)生正交信號I和Q的電路，是射頻微波集成電路中基本的模塊之一，常用于調(diào)制解調(diào)模塊中正交本地振蕩信號的產(chǎn)生。90°移相器性能的高低是由其輸出信號之間的相位差和幅度差準(zhǔn)確度決定的。圖1為現(xiàn)有技術(shù)90。移相器的基本結(jié)構(gòu)示意圖。如圖l所示，現(xiàn)有技術(shù)的90。移相器一般由兩個(gè)并行驅(qū)動的無源二階全通濾波器組成，每個(gè)無源二階全通濾波器由增益模塊-K、電阻和電容等構(gòu)成，所述增益模塊-K也完全由電阻、電容等組成，這些均為無源器件，不僅沒有實(shí)現(xiàn)增益，且造成傳輸損耗較大；所以一般用分離元件實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致移相器占用面積較大，制造成本較高且不易集成。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)90。移相器傳輸損耗較大，制造成本較高且不易集成的不足，提供了一種基于NM0S晶體管的90。移相器。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下 一種基于NM0S晶體管的90。移相器由輸入端Vin、第一二階全通濾波器、第二二階全通濾波器、第一輸出端VoI和第二輸出端VoQ構(gòu)成；所述第一二階全通濾波器一端與所述輸入端Vin相連，另一端與所述第一輸出端VoI相連；所述第二二階全通濾波器一端與所述輸入端Vin相連，另一端與所述第二輸出端VoQ相連；所述第一二階全通濾波器和第二二階全通濾波器是被并行驅(qū)動的；所述第一二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的NM0S晶體管M1和M2、電容C1A、兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C1B和電阻R1 ，所述兩個(gè)串聯(lián)相連的NM0S晶體管M1和M2與所述電容C1A串聯(lián)后，再與兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C1B和電阻Rl相并聯(lián)；所述第二二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的NM0S晶體管M3和M4、電容C2A、兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C2B和電阻R2 ，所述兩個(gè)串聯(lián)相連的NMOS晶體管M3和M4與所述電容C2A串聯(lián)后，再與兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C2B和電阻R2相并聯(lián)。在所述第一二階全通濾波器中，所述NM0S晶體管M1的柵極接輸入信號，源極接地，漏極接所述NM0S晶體管M2的源極；所述NM0S晶體管M2的漏極與自身的柵極相連，并接至電源；所述電容C 1A的一端與所述NMOS晶體管M1的漏極相連，另一端與所述電容C 1B和電阻R1的一端相連，并與所述第一輸出端VoI相連；所述電容C1B和電阻R1的另一端均連至所述NM0S晶體管Ml的柵極，并與所述輸入端Vin相連。
進(jìn)一步，在所述第二二階全通濾波器中，所述NM0S晶體管M3的柵極接輸入信號，源極接地，漏極接所述NM0S晶體管M4的源極；所述NM0S晶體管M4的漏極與自身的柵極相連，并接至電源；所述電容C2A的一端與所述NM0S晶體管M3的漏極相連，另一端與所述電容C2B和電阻R2的一端相連，并與所述第二輸出端VoQ相連；所述電容C2B和電阻R2的另一端均連至所述NM0S晶體管M3的柵極，并與所述輸入端Vin相連。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明基于NM0S晶體管的90。移相器可用低成本、低功耗的CM0S工藝，小面積實(shí)現(xiàn)寬帶90。移相，并具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 一是沒有傳輸損耗，并能通過有源元件調(diào)整其增益；二是可以與標(biāo)準(zhǔn)CM0S工藝兼容，成本低，功耗低，集成度高且工作頻帶寬。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)90。移相器的基本結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例基于NM0S晶體管的90。移相器的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例基于NM0S晶體管的90。移相器的基本結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述基于NM0S晶體管的90。移相器，由輸入端Vin、第一二階全通濾波器、第二二階全通濾波器、第一輸出端VoI和第二輸出端VoQ構(gòu)成；所述第一二階全通濾波器一端與所述輸入端Vin相連，另一端與所述第一輸出端VoI相連；所述第二二階全通濾波器一端與所述輸入端Vin相連，另一端與所述第二輸出端VoQ相連；所述第一二階全通濾波器和第二二階全通濾波器是被并行驅(qū)動的；所述第一二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的NM0S晶體管M1和M2、電容C1A、兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C1B和電阻R1，所述兩個(gè)串聯(lián)相連的NM0S晶體管M1和M2與所述電容C1A串聯(lián)后，再與兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C1B和電阻R1相并聯(lián)；所述第二二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的麗0S晶體管M3和M4、電容C2A、兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C2B和電阻R2，所述兩個(gè)串聯(lián)相連的麗0S晶體管M3和M4與所述電容C2A串聯(lián)后，再與兩個(gè)并聯(lián)相連的電容C2B和電阻R2相并聯(lián)
在所述第一二階全通濾波器中，所述NM0S晶體管M1的柵極接輸入信號，源極接地，漏極接所述NMOS晶體管M2的源極；所述NMOS晶體管M2的漏極與自身的柵極相連，并接至電源；所述電容C 1A的一端與所述NMOS晶體管M1的漏極相連，另一端與所述電容C 1B和電阻R1的一端相連，并與所述第一輸出端VoI相連；所述電容C1B和電阻R1的另一端均連至所述NM0S晶體管Ml的柵極，并與所述輸入端Vin相連。
在所述第二二階全通濾波器中，所述NMOS晶體管M3的柵極接輸入信號，源極接地，漏極接所述麗0S晶體管M4的源極；所述麗0S晶體管M4的漏極與自身的柵極相連，并接至電源；所述電容C2A的一端與所述NMOS晶體管M3的漏極相連，另一端與所述電容C2B和電阻R2的一端相連，并與所述第二輸出端VoQ相連；所述電容C2B和電阻R2的另一端均連至所述NM0S晶體管M3的柵極，并與所述輸入端Vin相連。
所述基于NM0S晶體管的90。移相器在工作的過程中，輸入信號從輸入端Vin輸入，并行驅(qū)動兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同但元件值大小不同的二階全通濾波器，這兩個(gè)全通濾波器由NMOS晶體管、電阻、電容構(gòu)成，其輸出分別作為移相器的兩個(gè)輸出端即VoI以及VoQ。假設(shè)該移相器的工作頻率范圍為fmin fmax，則由fmin和fmax可以確定兩個(gè)參數(shù)(Qo， r)，這兩個(gè)參數(shù)可以使得移相器兩個(gè)輸出端在整個(gè)工作頻帶內(nèi)的相位差為90。。其中Qo是全通濾波器的特征品質(zhì)因子，
r =fmax/fmin。
具體步驟如下
所述第一二階全通濾波器的特征品質(zhì)因子設(shè)為Qoi，所述第二二階全通濾波器的特征品
質(zhì)因子設(shè)為Q()2，令
Qoi=Qo2=Qo ，
fo =fminXfmax,
則移相器的兩個(gè)輸出端的相位差可以表示為
= O01 - 0。2 = 2 tan-1 g。 (A —字)—2 tan-10。(,—々
則要求。=90°時(shí)，可以得到唯一的一組(Qo， r)。同時(shí)，由以下關(guān)系式可以確定各個(gè)元件的值，其中g(shù)m2和gm4分別是所述麗0S晶體管M2和M4的跨導(dǎo)<formula>formula see original document page 7</formula>1 / 2^V,腿^^ Cw (i )
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(丄-2)
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所述第一二階全通濾波器中電容C1A的大小根據(jù)具體應(yīng)用選取一個(gè)合理值，電容CIB和電阻Rl的大小可由所述公式(1) (3)計(jì)算得到，所述第二二階全通濾波器中電容C2A的大小同樣也可根據(jù)具體應(yīng)用選取一個(gè)合理值，電容C2B和電阻R2的大小也可由所述公式(4) (6)計(jì)算得到。所述電容C1A的大小與電容C2A的大小可以相等，也可以不相等，
本發(fā)明基于NM0S晶體管的90。移相器可用低成本、低功耗的CMOS工藝，小面積實(shí)現(xiàn)寬帶90°移相，并具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 一是沒有傳輸損耗，并能通過有源元件調(diào)整其增益；二是可以與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容，成本低，功耗低，集成度高且工作頻帶寬。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于NMOS晶體管的90°移相器，由輸入端(Vin)、第一二階全通濾波器、第二二階全通濾波器、第一輸出端(VoI)和第二輸出端(VoQ)構(gòu)成；所述第一二階全通濾波器一端與所述輸入端(Vin)相連，另一端與所述第一輸出端(VoI)相連；所述第二二階全通濾波器一端與所述輸入端(Vin)相連，另一端與所述第二輸出端(VoQ)相連；所述第一二階全通濾波器和第二二階全通濾波器是被并行驅(qū)動的；其特征在于，所述第一二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的NMOS晶體管(M1)和(M2)、電容(C1A)、兩個(gè)并聯(lián)相連的電容(C1B)和電阻(R1)，所述兩個(gè)串聯(lián)相連的NMOS晶體管(M1)和(M2)與所述電容(C1A)串聯(lián)后，再與兩個(gè)并聯(lián)相連的電容(C1B)和電阻(R1)相并聯(lián)；所述第二二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的NMOS晶體管(M3)和(M4)、電容(C2A)、兩個(gè)并聯(lián)相連的電容(C2B)和電阻(R2)，所述兩個(gè)串聯(lián)相連的NMOS晶體管(M3)和(M4)與所述電容(C2A)串聯(lián)后，再與兩個(gè)并聯(lián)相連的電容(C2B)和電阻(R2)相并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于NMOS晶體管的90。移相器，其特征在于，在所述第一二階全 通濾波器中，所述NMOS晶體管(Ml)的柵極接輸入信號，源極接地，漏極接所述NMOS晶體管 (M2)的源極；所述NMOS晶體管(M2)的漏極與自身的柵極相連，并接至電源；所述電容( C1A)的一端與所述NMOS晶體管(Ml)的漏極相連，另一端與所述電容(C1B)和電阻(Rl) 的一端相連，并與所述第一輸出端(Vol)相連；所述電容(C1B)和電阻(Rl)的另一端均 連至所述NM0S晶體管(Ml)的柵極，并與所述輸入端(Vin)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NM0S晶體管的90。移相器，其特征在于，在所述第二二階全 通濾波器中，所述NM0S晶體管(M3)的柵極接輸入信號，源極接地，漏極接所述NM0S晶體管 (M4)的源極；所述NM0S晶體管(M4)的漏極與自身的柵極相連，并接至電源；所述電容(C2A)的一端與所述NMOS晶體管(M3)的漏極相連，另一端與所述電容(C2B)和電阻(R2) 的一端相連，并與所述第二輸出端(VoQ)相連；所述電容(C2B)和電阻(R2)的另一端均 連至所述NMOS晶體管(M3)的柵極，并與所述輸入端(Vin)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于NMOS晶體管的90°移相器，屬于射頻微波集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。所述90°移相器由輸入端、被并行驅(qū)動的第一二階全通濾波器和第二二階全通濾波器、第一輸出端和第二輸出端構(gòu)成；所述第一二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的NMOS晶體管、電容以及兩個(gè)并聯(lián)相連的電容和電阻；所述第二二階全通濾波器包括兩個(gè)串聯(lián)相連的NMOS晶體管、電容以及兩個(gè)并聯(lián)相連的電容和電阻。本發(fā)明基于NMOS晶體管的90°移相器用低成本、低功耗的CMOS工藝，小面積實(shí)現(xiàn)寬帶90°移相，并具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是沒有傳輸損耗，能通過有源元件調(diào)整其增益；二是與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容，成本低，功耗低，集成度高且工作頻帶寬。
文檔編號H03H11/18GK101599751SQ200910303640
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者張海英, 雷牡敏 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所