(57)【要約】  周波数乗算器が、第１の周波数を有する第１の差動信号（ｆ＊Ｌｏ＋、ｆｕｒ）を受信するように構成されるトランジスタの差動対（Ｑ１、Ｑ２）と、変圧器（ＴＲ）とを有する。変圧器の一次側が差動トランジスタ対に結合され、変圧器の二次側が、第１の周波数より大きい第２の周波数を有する第２の差動信号（２ｆＬｏ＋、２ｆＬｏ−）を出力するように構成される。第１の導電型（Ｑ３）のトランジスタが、第１の供給レール（接地）、変圧器一次側、及びトランジスタの差動対に結合される。第２の導電型（Ｑ４）のトランジスタが、第２の供給レール（ＶＤＤ）、変圧器一次側、及びトランジスタの差動対に結合され、第２のトランジスタが第２の導電型のものである。
2016507185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１の供給レール、
第２の供給レール、
第１の周波数を有する第１の差動信号を受信するように構成されるトランジスタの差動対、
一次側及び二次側を有する変圧器であって、前記変圧器の前記一次側がトランジスタの前記差動対に結合され、前記変圧器の前記二次側が、第２の周波数を有する第２の差動信号を出力するように構成され、前記第２の周波数が前記第１の周波数より大きい、前記変圧器、
前記第１の供給レールと、前記変圧器の前記一次側と、トランジスタの前記差動対とに結合される第１のトランジスタであって、第１の導電型である、前記第１のトランジスタ、及び
前記第２の供給レールと、前記変圧器の前記一次側と、トランジスタの前記差動対とに結合される第２のトランジスタであって、第２の導電型である、前記第２のトランジスタ、
を含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記第１のトランジスタが、第１の受動電極と第２の受動電極と制御電極とを有し、前記第１のトランジスタの前記第１の受動電極が前記変圧器の前記一次側に結合され、前記第１のトランジスタの前記第２の受動電極が前記第１の供給レールに結合され、前記第１のトランジスタの前記制御電極がトランジスタの前記差動対に結合される、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記第２のトランジスタが、第１の受動電極と第２の受動電極と制御電極とを有し、前記第２のトランジスタの前記第１の受動電極が前記変圧器の前記一次側に結合され、前記第２のトランジスタの前記第２の受動電極が前記第２の供給レールに結合され、前記第２のトランジスタの前記制御電極がトランジスタの前記差動対に結合される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記第１の供給レールが接地である、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、前記第１のトランジスタがＮ型トランジスタであり、前記第２のトランジスタがＰ型トランジスタである、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記第１のトランジスタがＮＭＯＳトランジスタであり、前記第２のトランジスタがＰＭＯＳトランジスタである、装置。
【請求項７】
装置であって、
第１の供給レール、
第２の供給レール、
共通ノードと前記第１の供給レールとの間に結合される第１のＭＯＳトランジスタであって、前記第１のＭＯＳトランジスタが、そのゲートで第１の差動信号の第１の部分を受信するように構成され、前記第１の差動信号が第１の周波数を有する、前記第１のＭＯＳトランジスタ、
前記共通ノードと前記第２の供給レールとの間に結合される第２のＭＯＳトランジスタであって、前記第２のＭＯＳトランジスタが、そのゲートで前記第１の差動信号の第２の部分を受信するように構成される、前記第２のＭＯＳトランジスタ、
変圧器であって、
第１の端子と第２の端子と中央タップとを備えた一次側であって、前記変圧器の前記一次側の前記第１の端子が前記共通ノードに結合され、前記変圧器の前記一次側の前記中央タップが同相電圧を受信するように構成される、前記一次側と、
第１の端子と第２の端子と中央タップとを備えた二次側であって、前記変圧器の前記二次側の前記第１の端子が、第２の差動信号の第１の部分を出力するように構成され、前記変圧器の前記二次側の前記中央タップが同相電圧を受信するように構成され、前記変圧器の前記二次側の前記第２の端子が、前記第２の差動信号の第２の部分を出力するように構成され、前記第２の差動信号が第２の周波数を有し、前記第２の周波数が前記第１の周波数より大きい、前記二次側と、
を有する、前記変圧器、
前記変圧器の前記一次側の前記第２の端子と前記第２の供給レールとの間に結合される第３のＭＯＳトランジスタであって、そのゲートで前記共通ノードに結合され、第１の導電型である、前記第３のＭＯＳトランジスタ、
前記変圧器の前記一次側の前記第２の端子と前記第１の供給レールとの間に結合される第４のＭＯＳトランジスタであって、そのゲートで前記共通ノードに結合され、第２の導電型である、前記第４のＭＯＳトランジスタ、
を含む、
装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記第１、第２、及び第３のＭＯＳトランジスタがＮＭＯＳトランジスタであり、前記第４のトランジスタがＰＭＯＳトランジスタである、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記第２の供給レールが接地である、装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置であって、前記第２の周波数が前記第１の周波数の２倍である、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して周波数乗算器に関し、更に特定して言えば、無線周波数（ＲＦ）及びミリ波周波数（例えば、約０．１  ｍｍ〜１０  ｍｍの波長）で有する直流（ＤＣ）電力消費が一層低い周波数乗算器に関連する。
【背景技術】
【０００２】
周波数乗算器は、ＲＦ応用例を含む種々の応用例において用いられてきている。図１は、例示の以前の周波数乗算器を示す。図示するように、この乗算器１００は、入力差動信号ｆＬｏ＋及びｆＬＯ−の２倍の周波数を有する差動出力信号２ｆＬｏ＋及び２ｆＬＯ−を生成するように動作する。この例では、差動出力信号２ｆＬｏ＋及び２ｆＬＯ−は、変調器のための局部発振器信号として機能し得る。図１の例において、入力差動信号ｆＬｏ＋及びｆＬＯ−は、トランジスタＱ１及びＱ２のゲートに供給される。トランジスタＱ１及びＱ２（これらは、図示するように、ＮＭＯＳトランジスタである）は、共通ノードと供給レール（例えば、接地）との間に結合されるトランジスタの差動対を形成するように配される。インダクタＬ（これは、その中央タップにおいて供給レールＶＤＤに結合される）が、トランジスタＱ３（これは、図示するように、ＮＭＯＳトランジスタである）のゲートと共に、差動対Ｑ１／Ｑ２の共通ノードに結合される。トランジスタＱ３のソースもインダクタＬに結合される。
【０００３】
しかし、この配置にはいくつかの問題がある。第１に、有限のトランスコンダクタンス密度のため、ＲＦ及びミリ波周波数でのＤＣ電力消費が高くなり得る。第２に、単一の同相インダクタタップ（これは、図１の例において、供給レールＶＤＤに結合される）の存在に起因して乗算器１００の出力におけるバイアス柔軟性の不足がある。従って、改善された特性を備えた周波数乗算器が必要とされる。
【発明の概要】
【０００４】
或る装置が提供される。例示の実施例において、この装置は、第１の供給レール、第２の供給レール、第１の周波数を有する第１の差動信号を受信するように構成されるトランジスタの差動対、一次側及び二次側を有する変圧器、第１の供給レールと変圧器の一次側とトランジスタの差動対とに結合される第１のトランジスタであって、第１の導電型である第１のトランジスタ、及び第２の供給レールと変圧器の一次側とトランジスタの差動対とに結合される第２のトランジスタであって、第２の導電型である第２のトランジスタを含む。変圧器の一次側はトランジスタの差動対に結合され、変圧器の二次側は、第２の周波数を有する第２の差動信号を出力するように構成され、第２の周波数は第１の周波数より大きい。
【０００５】
特定の実装において、第１のトランジスタは、第１の受動電極と第２の受動電極と制御電極とを有し得、第１のトランジスタの第１の受動電極は変圧器の一次側に結合され、第１のトランジスタの第２の受動電極は第１の供給レールに結合され、第１のトランジスタの制御電極はトランジスタの差動対に結合される。第２のトランジスタは、第１の受動電極と第２の受動電極と制御電極とを有し得、第２のトランジスタの第１の受動電極は変圧器の一次側に結合され、第２のトランジスタの第２の受動電極は第２の供給レールに結合され、第２のトランジスタの制御電極はトランジスタの差動対に結合される。
【０００６】
特定の実装において、第１の供給レールは接地であり得る。第１のトランジスタはＮ型トランジスタであり得、第２のトランジスタはＰ型トランジスタであり得る。第１のトランジスタはＮＭＯＳトランジスタであり得、第２のトランジスタはＰＭＯＳトランジスタであり得る。
【０００７】
他の実施例において、装置は、第１の供給レール、第２の供給レール、共通ノードと第１の供給レールとの間に結合される第１のＭＯＳトランジスタ、共通ノードと第２の供給レールとの間に結合される第２のＭＯＳトランジスタ、変圧器、第３のＭＯＳトランジスタ、及び第４のＭＯＳトランジスタを含む。第１のＭＯＳトランジスタは、そのゲートで第１の差動信号の第１の部分を受信するように構成され、第１の差動信号は第２の周波数を有する。第２のＭＯＳトランジスタは、そのゲートで第１の差動信号の第２の部分を受信するように構成される。変圧器は、第１の端子と第２の端子と中央タップとを備えた一次側と、第１の端子と第２の端子と中央タップとを備えた二次側とを有する。変圧器の一次側の第１の端子は共通ノードに結合され、変圧器の一次側の中央タップは同相電圧を受信するように構成される。変圧器の二次側の第１の端子は、第２の差動信号の第１の部分を出力するように構成され、変圧器の二次側の中央タップは同相電圧を受信するように構成され、変圧器の二次側の第２の端子は、第２の差動信号の第２の部分を出力するように構成され、第２の差動信号は第２の周波数を有し、第２の周波数は第１の周波数より大きい。第３のＭＯＳトランジスタは、変圧器の一次側の第２の端子と第２の供給レールとの間に結合され、そのゲートで共通ノードに結合され、第３のＭＯＳトランジスタは、第１の導電型である。第４のＭＯＳトランジスタは、変圧器の一次側の第２の端子と第１の供給レールとの間に結合され、そのゲートで共通ノードに結合され、第４のＭＯＳトランジスタは、第２の導電型である。
【０００８】
特定の実装において、第１、第２、及び第３のＭＯＳトランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタであり得、第４のトランジスタはＰＭＯＳトランジスタであり得る。第２の周波数は、第１の周波数の２倍であり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】正のフィードバックを備えた従来の周波数乗算器の一例の図である。
【００１０】
【図２】本発明の原理に従って実装される正のフィードバックを備えた周波数乗算器の一例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２は例示の周波数乗算器２００を図示する。乗算器１００と同様に、乗算器２００は、例えば、入力差動信号ｆＬｏ＋及びｆＬＯ−の周波数の２倍を有する差動出力信号２ｆＬｏ＋及び２ｆＬＯ−を生成し得る。しかし、トポロジーに幾つかの違いがある。即ち、インダクタＬが変圧器ＴＲで置き換えられており、トランジスタＱ４（これは、例えば、ＰＭＯＳトランジスタであり得る）が付加されている。この構成において、トランジスタＱ３及びＱ４は、反対の導電型であるように配され、例えば、トランジスタＱ３及びＱ４が、それぞれ、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスタであるように示されている。これらのトランジスタＱ３及びＱ４も供給レール（例えば、供給レールＶＤＤ及び接地）間に結合される。これらのトランジスタＱ３及びＱ４は変圧器ＴＲの一次側の端子に共通に結合されるため、及びトランジスタＱ３及びＱ４のゲートが差動対Ｑ１／Ｑ２の共通ノードに結合されるため、これらのトランジスタＱ３及びＱ４は、「スタックされた」トランスコンダクタンスデバイスとして動作する。このスタックされた配置を有する（例えば、トランジスタＱ４のソースがトランジスタＱ３のドレインに結合される）ことにより、これらのトランスコンダクタンスデバイス（例えば、トランジスタＱ３及びＱ４）間の電流再利用が許可され、これは、例えば、トランスコンダクタンス密度を２倍にし得る。
【００１２】
一層良好なバイアスも達成され得る。図示するように、この例では変圧器ＴＲでインダクタＬを置き換えており、変圧器ＴＲの一次側が、それぞれ、差動対Ｑ１／Ｑ２の共通ノードとトランジスタＱ３及びＱ４のドレイン及びソースとに結合され、二次側が差動出力信号２ｆＬｏ＋及び２ｆＬｏ−を提供する。変圧器ＴＲは少なくとも２つの中央タップ（例えば、一次側で１つ及び二次側で一つ）を提供し得るため、同相電圧ＶＣＭがこれらの中央タップに印加され得る。この同相電圧ＶＣＭは、トランジスタＱ３及びＱ４に対して改善された（例えば、最適化された）バイアスを提供するように選択され得る。
【００１３】
当業者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び多くの他の実施例が可能であることが分かるであろう。
【図２】
2016507185.tif 000003
【図１】
2016507185.tif 000004
【国際調査報告】
2016507185.tif 000005