放大器、移動(dòng)通信設(shè)備和放大的方法
【專(zhuān)利摘要】本公開(kāi)涉及放大器、移動(dòng)通信設(shè)備和放大的方法，其中放大器包括被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)的放大級(jí)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】放大器、移動(dòng)通信設(shè)備和放大的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種放大器和放大的方法。而且，本申請(qǐng)涉及一種包括放大器的移動(dòng)通信設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]從噪聲和帶寬的觀點(diǎn)來(lái)看，RX-鏈(chain)基帶GSM/UMTS/LTE有源模擬濾波器的需求在某種程度上是矛盾的。通常來(lái)說(shuō)，GSM濾波器需要非常低的噪聲性能，但帶寬不需要很高。UMTS濾波器需要相當(dāng)高的帶寬，但噪聲性能不需要很好。用于寬帶LTE模式的濾波器需要更多的帶寬。濾波器的需求與濾波器電路中的運(yùn)算放大器(op-amp)的需求直接相關(guān)?？捎玫挠性茨M濾波器實(shí)現(xiàn)方式采用兩個(gè)不同的運(yùn)算放大器解決這一問(wèn)題。噪聲優(yōu)化的運(yùn)算放大器支持GSM模式但不能支持UMTS模式。第二運(yùn)算放大器支持UMTS模式但不能滿足GSM噪聲的需求。這一技術(shù)方案原本就具有以下幾個(gè)缺陷:
[0003]a)額外的運(yùn)算放大器的布局和設(shè)計(jì)工作的開(kāi)銷(xiāo)直接導(dǎo)致成本增加。
[0004]b)額外的運(yùn)算放大器的布局區(qū)域的開(kāi)銷(xiāo)直接導(dǎo)致成本增加。
[0005]c) 一個(gè)運(yùn)算放大器一直斷電但與有源運(yùn)算放大器并聯(lián)連接。這導(dǎo)致具有性能降低的寄生效應(yīng)。
[0006]d)由于缺少“萬(wàn)能”運(yùn)算放大器，因此并聯(lián)的兩個(gè)不同的濾波器鏈被實(shí)現(xiàn)。濾波器輸入信號(hào)被復(fù)用至一個(gè)或另一個(gè)濾波器鏈。信號(hào)鏈中的復(fù)用器降低接收鏈的性能并增加布局區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種放大器，包括被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式(amplified version)的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)的放大級(jí)。
[0008]一種移動(dòng)通信設(shè)備，包括數(shù)字基帶處理器和放大器。放大器包括被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)的放大級(jí)。而且，移動(dòng)通信設(shè)備包括天線端口。放大器耦合至數(shù)字基帶處理器和天線端口。
[0009]一種放大的方法，包括基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出了包括放大器的示例性移動(dòng)通信設(shè)備；
[0011]圖2示出了包括放大級(jí)的示例性放大器；
[0012]圖3示出了進(jìn)一步包括輸入級(jí)和增益級(jí)的圖2中所示的放大器的示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0013]圖4A示出了圖3中所示的輸入級(jí)、增益級(jí)和放大級(jí)的示例性實(shí)現(xiàn)方式；[0014]圖4B1和圖4B2示出了圖3中所示的輸入級(jí)、增益級(jí)和放大級(jí)的另一示例性實(shí)現(xiàn)方式；其通過(guò)額外的偏置元件擴(kuò)展了圖4A中所示的示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0015]圖5示出了如圖4A和圖4B1-4B2中所示的輸入級(jí)、增益級(jí)和放大級(jí)的示例性實(shí)現(xiàn)方式的小信號(hào)模型；
[0016]圖6A示出了基于如圖5中所示的小信號(hào)模型的示例性放大器的傳遞函數(shù)及其分子和分母部分的振幅波德(Bode)圖；
[0017]圖6B示出了基于如圖5中所示的小信號(hào)模型的示例性放大器的傳遞函數(shù)及其分子和分母部分的相位波德圖；
[0018]圖6C示出了圖4B1-4B2中所示的放大器的示例性實(shí)現(xiàn)方式的傳遞函數(shù)的振幅波德圖；
[0019]圖6D示出了圖4B1-4B2中示出的放大器的示例性實(shí)現(xiàn)方式的傳遞函數(shù)的相位波德圖；以及
[0020]圖7示出了放大的示例性方法的流程圖。
[0021]具體實(shí)現(xiàn)方式
[0022]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，晶體管的第一終端可為晶體管的源極終端或發(fā)射極終端，或者可為晶體管的漏極終端或集電極終端。晶體管的第二終端可為晶體管的漏極終端或集電極終端，或者可為晶體管的源極終端或發(fā)射極終端。晶體管的控制終端可為晶體管的柵極終端或基極終端。因此，晶體管的可切換路徑可為晶體管的漏極源極路徑或發(fā)射極集電極路徑。主晶體管電流通常從晶體管的第一終端流至晶體管的第二終端，或反之亦然。
[0023]圖1示出了一種示例性移動(dòng)通信設(shè)備100。所述移動(dòng)通信設(shè)備100包括數(shù)字基帶處理器101、示例性放大器103和天線端口 105 (例如，用于連接至天線106)。放大器103的不同示例性實(shí)現(xiàn)方式將結(jié)合圖2至6d描述如下。
[0024]如以下將描述的，放大器103的優(yōu)點(diǎn)在于它把非常良好的噪聲性能和增益帶寬積(例如，被用于具有足夠相位裕度的負(fù)反饋濾波器應(yīng)用中)組合在一起。而且，如以下將看出的，放大器103可獲得波德相位圖，其中增益衰減至O分貝(dB)(其導(dǎo)致40°的相位裕度)之前，相位僅翻轉(zhuǎn)到約140°，而不需要任何額外的頻率補(bǔ)償。放大器103實(shí)現(xiàn)具有僅一種類(lèi)型運(yùn)算放大器的真正多模式濾波器。由于放大器103把非常良好的噪聲性能和非常寬的帶寬組合在一起，所以可以實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)通信設(shè)備100中不再需要提供噪聲優(yōu)化的第一放大器(例如，用于放大GSM信號(hào))和不再需要提供具有如第一放大器一樣的非常高的帶寬，但不具有如第一放大器一樣的良好噪聲性能的第二放大器(例如，放大UMTS和/或LTE信號(hào))。
[0025]因此，包括放大器103的移動(dòng)通信設(shè)備100具有優(yōu)于傳統(tǒng)移動(dòng)通信設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟軌蚬?jié)省至少一個(gè)放大器，這導(dǎo)致布局和設(shè)計(jì)工作量減少。而且，由于僅僅一個(gè)放大器就已足夠，因此由于有源放大器和并聯(lián)無(wú)源放大器之間的寄生效應(yīng)所引起的性能降低能夠不再發(fā)生。而且，不再需要至一個(gè)或另一個(gè)濾波器鏈的輸入信號(hào)(至第一放大器或至第二放大器)的所述復(fù)用，這在傳統(tǒng)放大器中導(dǎo)致性能降低和布局區(qū)域增加。
[0026]總之，因?yàn)橛捎谟糜诓煌盘?hào)的不同放大器的并聯(lián)使用以及由于復(fù)用器的使用引起的寄生效應(yīng)能夠被降低，所述移動(dòng)通信設(shè)備100中的放大器103的實(shí)現(xiàn)方式一方面導(dǎo)致較少的設(shè)計(jì)和布局區(qū)域工作量，以及另一方面導(dǎo)致移動(dòng)通信設(shè)備100更好的總體性能。[0027]從圖1可看出，移動(dòng)通信設(shè)備100可選擇地包括耦合至數(shù)字基帶處理器101和天線端口 105的接收鏈107。放大器103可包括在這樣的接收鏈107中。如已描述的，放大器103可用于接收和放大根據(jù)GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信信號(hào)，并且甚至接收和放大根據(jù)UMTS或LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信信號(hào)。
[0028]當(dāng)然，也可能在移動(dòng)通信設(shè)備100的傳送鏈中實(shí)施放大器103(例如，用于放大將經(jīng)由天線106傳送的移動(dòng)通信信號(hào))。
[0029]盡管圖1中放大器103作為移動(dòng)通信設(shè)備100的一部分給出，但這個(gè)放大器103還可用于其它電路或設(shè)備中。在下文中將更詳細(xì)描述這種放大器103的不同示例性實(shí)現(xiàn)方式。
[0030]圖2示出了一種示例性放大器200 (其可為圖1中示出的放大器103)。放大器200包括放大級(jí)201。放大級(jí)201被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)203和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)207。如結(jié)合移動(dòng)通信設(shè)備100已經(jīng)描述的，放大器200組合了非常良好的噪聲性能和增益帶寬積。低噪聲和高帶寬的這一組合通過(guò)把放大級(jí)輸入信號(hào)203和放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205組合在一起以得出放大器輸出信號(hào)207來(lái)獲得。已發(fā)現(xiàn)通過(guò)把放大級(jí)輸入級(jí)信號(hào)203和放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205組合在一起(例如，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)信號(hào)求和)可獲得波德相位圖，其中在增益衰減至OdB(具有40°的相位裕度)之前，相位僅翻轉(zhuǎn)到約140°，而不需要任何額外的頻率補(bǔ)償。
[0031]放大器200中良好的噪聲性能和增益帶寬積的組合實(shí)現(xiàn)具有僅一種放大器(或運(yùn)算放大器)的真正多模式濾波器。而且，當(dāng)(例如，在移動(dòng)通信設(shè)備中)使用放大器200時(shí)，不再存在由于未供電的并聯(lián)的運(yùn)算放大器引起的寄生容性負(fù)載，因?yàn)榫哂杏糜诓煌苿?dòng)通信信號(hào)的一個(gè)放大器(例如用于GSM信號(hào)和UMTS或LTE信號(hào)的一個(gè)放大器)就已足夠。而且，不需要額外的米勒補(bǔ)償，且由此不出現(xiàn)放大器200的帶寬降低。而且，放大器200甚至具有用于寬帶LTE模式的足夠增益帶寬且仍然具有應(yīng)用于GSM濾波器中的足夠噪聲性能。
[0032]因此，與傳統(tǒng)技術(shù)方案相比，放大器200提供與高的增益帶寬積組合在一起的非常良好的噪聲性能和非常低的電流消耗。因此，運(yùn)算放大器或放大器200滿足多模式GSM/UMTS/LTE有源濾波器設(shè)計(jì)的需求。
[0033]在以下內(nèi)容中，將更詳細(xì)地描述放大器200的示例性實(shí)現(xiàn)方式。
[0034]圖3示出了通過(guò)輸入級(jí)301和增益級(jí)303擴(kuò)展圖2中示出的放大器200的放大器200的這一示例性實(shí)現(xiàn)方式。因此，圖3中示出的放大器200的示例性實(shí)現(xiàn)方式包括輸入級(jí)301、增益級(jí)303和放大級(jí)201。輸入級(jí)301被配置成接收放大器輸入信號(hào)305并基于接收到的放大器輸入信號(hào)305提供放大級(jí)輸入信號(hào)203作為放大器輸入信號(hào)305的放大形式。而且，增益級(jí)303被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)203并基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)203提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205。因此，增益級(jí)303被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)203并把放大級(jí)輸入信號(hào)203放大以獲得放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205。從圖3可看出，以放大級(jí)輸入信號(hào)203本身的未放大形式和以放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205提供放大級(jí)輸入信號(hào)203。也就是說(shuō)，輸入級(jí)301的輸出(放大級(jí)輸入信號(hào)203)采用擔(dān)當(dāng)?shù)捷斎爰?jí)301的輸出信號(hào)的并行路徑的增益級(jí)303被額外地放大。因此，從圖3可看出，輸入級(jí)301的輸出307 —方面連接至增益級(jí)303的輸入309，而另一方面連接至放大級(jí)201的第一輸入311。增益級(jí)303的輸出313 (在此增益級(jí)303提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205)連接至放大級(jí)201的第二輸入315。放大級(jí)201的輸出317 (在此放大級(jí)201提供放大器輸出信號(hào)207)也形成放大器200的輸出。輸入級(jí)301的輸入319 (在此輸入級(jí)301接收放大器輸入信號(hào)305)也形成放大器200的輸入。
[0035]輸入級(jí)301和增益級(jí)303的輸出信號(hào)(即放大級(jí)輸入信號(hào)203和放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205)由放大級(jí)201組合(例如，求和)以獲得放大器輸出信號(hào)207。采用輸入級(jí)301和增益級(jí)303的兩個(gè)輸出信號(hào)203、205的組合(例如，求和)的多路徑原理得到波德相位圖，其中在增益衰減至OdB(具有40°的相位裕度)之前，相位僅翻轉(zhuǎn)到約140°，而不需要任何額外的頻率補(bǔ)償。所描述的波德相位圖翻轉(zhuǎn)行為能夠取決于所描述的電路或放大器200中的幾個(gè)極點(diǎn)和零點(diǎn)的關(guān)系。
[0036]圖4A示出了輸入級(jí)301、增益級(jí)303和放大級(jí)201的示例性實(shí)現(xiàn)方式。在圖4A中，為了清楚的原因，未示出可能的偏置提供裝置、電源電位提供裝置或地電位提供裝置。
[0037]雖然圖4A示出的放大器200的示例性實(shí)現(xiàn)方式為差分實(shí)現(xiàn)方式，但在放大器200另外的示例性實(shí)現(xiàn)方式中，放大器200也可為單端放大器(其被配置成接收單端放大器輸入信號(hào)并提供單端放大器輸出信號(hào))。
[0038]輸入級(jí)301包括第一類(lèi)型晶體管(例如NM0S)的第一晶體管401和第一類(lèi)型晶體管的第二晶體管403。第一晶體管401被配置成在其控制終端401-1接收放大器輸入信號(hào)305的第一差分分量305-1,放大器輸入信號(hào)305的第一差分分量305-1也可表不為Vin_η。而且，第一晶體管401被配置成在其第一終端401-2提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的第一差分分量203-1。第二晶體管403被配置成在其控制終端403-1接收放大器輸入信號(hào)305的第二差分分量305-2。放大器輸入信號(hào)305的第二差分分量305-2也可表不為Vin_p。而且，第二晶體管403被配置成在其第一終端403-2提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的第二差分分量203-2。輸入級(jí)301的輸出信號(hào)由此為放大級(jí)輸入信號(hào)203，所述放大級(jí)輸入信號(hào)203作為差分信號(hào)包括放大級(jí)輸入信號(hào)203的第一差分分量203-1和第二差分分量203-2。第一晶體管401和第二晶體管403的第一終端401-2、403-2由此形成輸入級(jí)301的輸出307。第一晶體管401和第二晶體管403的控制終端401-1、403-1形成輸入級(jí)301的輸入319并由此也形成放大器200的輸入。在放大器200的單端實(shí)現(xiàn)方式中，晶體管401-1、403-1中的一個(gè)可省略。
[0039]增益級(jí)303包括第一類(lèi)型晶體管的第三晶體管405和第一類(lèi)型晶體管的第四晶體管407。第三晶體管405被配置成在其控制終端405-1接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的第二差分分量203-2。因此，第三晶體管405的控制終端405-1連接至第二晶體管403的第一終端403-2。
[0040]而且，第三晶體管405被配置成在其第一終端405-2提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的第一差分分量205-1。
[0041]第四晶體管407被配置成在其控制終端407-1接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的第一差分分量203-1。因此，第四晶體管407的控制終端407-1連接至第一晶體管401的第一終端401-2。而且，第四晶體管407被配置成在其第一終端407-2提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的第二差分分量205-2。
[0042]放大級(jí)201 (其也為放大器200的輸出級(jí)201)包括第一類(lèi)型晶體管的第五晶體管409和第一類(lèi)型晶體管的第六晶體管411。而且，放大級(jí)201包括第二類(lèi)型晶體管(例如，PMOS)的第七晶體管413，第二類(lèi)型晶體管與第一類(lèi)型晶體管互補(bǔ)。而且，放大級(jí)201包括第二類(lèi)型晶體管的第八晶體管415。
[0043]第五晶體管409被配置成在其控制終端409-1接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的第二差分分量205-2。因此，第五晶體管409的控制終端409-1連接至第四晶體管407的第一終端407-2。而且，第五晶體管409的第一終端409-2連接至第七晶體管413的第一終端413-2。因此，第七晶體管413和第五晶體管409共享一個(gè)共用終端，在此第五晶體管409和第七晶體管413提供放大器輸出信號(hào)207的第二差分分量207-2。第七晶體管413被配置成在其控制終端413-1接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的第二差分分量205-2。因此，第七晶體管413的控制端413-1連接至第二晶體管403的第一終端403-2并連接至第三晶體管405的控制終端405-1。
[0044]第六晶體管411被配置成在其控制終端411-1接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的第一差分分量205-1。因此，第六晶體管411的控制終端411-1連接至第三晶體管405的第一終端405-2。而且，第六晶體管411的第一終端411-2連接至第八晶體管415的第一終端415-2。因此，第六晶體管411和第八晶體管415共享一個(gè)共用終端，在此第六晶體管411和第八晶體管415提供放大器輸出信號(hào)207的第一差分分量207-1。
[0045]第八晶體管415的控制終端415-1被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的第一差分分量203-1。因此，第八晶體管415的控制終端415-1連接至第一晶體管401的第一終端401-2并連接至第四晶體管407的控制終端407-1。
[0046]從圖4A可看出，放大器輸出信號(hào)207基于放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205和(未放大的)放大級(jí)輸入信號(hào)203本身的疊加(例如，基于求和)。而且，可看出第六晶體管411和第八晶體管415的第一終端411-2、415_2可形成放大器200的第一輸出終端,在此提供放大器輸出信號(hào)207的第一差分分量207-1。而且，第五晶體管409和第七晶體管413的第一終端409-2、413_2可形成放大器200的第二輸出終端,在此提供放大器輸出信號(hào)207的第二差分分量207-2。放大器輸出信號(hào)207的第一差分分量207-1也可表示為Vout_η而放大器輸出信號(hào)207的第二差分分量207-2也可表不為Vout_p。
[0047]雖然在的圖4A中示出的實(shí)現(xiàn)方式中，晶體管401至415用于放大，但在放大器200另外的示例性實(shí)現(xiàn)方式中，這些晶體管通常可由放大元件取代。因此，通常，輸入級(jí)301可包括兩個(gè)放大元件401、403，增益級(jí)可包括另外的兩個(gè)放大元件405、407而放大級(jí)201可包括兩個(gè)放大元件409、411和兩個(gè)另外的放大元件413、415。例如，如圖4A所示，兩個(gè)放大元件413、415可與放大器200的其它放大元件互補(bǔ)。作為一個(gè)示例，對(duì)于在這樣的放大元件409和互補(bǔ)放大元件413處相等的輸入信號(hào)，由放大元件409在放大元件409和413的共用終端提供的輸出信號(hào)與由放大元件413在共用終端提供的輸出信號(hào)反相。
[0048]如圖4A中已經(jīng)示出的,這樣的放大元件可包括控制終端(諸如，晶體管的柵極或基極)、第一終端(諸如，源極或發(fā)射極，或者漏極或集電極)和第二終端(諸如，晶體管的漏極或集電極，或者源極或發(fā)射極)。
[0049]作為一個(gè)示例，這樣的放大元件可為電壓控制電流源?？傊诜糯笃?00另外的示例性實(shí)現(xiàn)方式中，每一個(gè)放大元件實(shí)現(xiàn)為電壓控制電流源。在這樣的示例性實(shí)現(xiàn)方式中，接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的差分分量203-1、203-2的電壓控制電流源可與接收放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的差分分量205-1、205-2電壓控制電流源互補(bǔ)。
[0050]從圖4A可看出放大器或運(yùn)算放大器200如何把非常良好的噪聲性能和增益帶寬積組合在一起，例如，以用于具有足夠相位裕度的負(fù)反饋濾波器應(yīng)用中。采用與額外的增益級(jí)303組合在一起的低噪聲差分輸入級(jí)301獲得低噪聲和高帶寬的組合。輸入級(jí)301的輸出信號(hào)203-1、203-2采用增益級(jí)303進(jìn)行放大。除了到放大級(jí)201以外，所述增益級(jí)303還擔(dān)當(dāng)?shù)捷斎爰?jí)301的輸出信號(hào)203-1、203-2的并行路徑。而且，輸入級(jí)301的輸出信號(hào)203-1,203-2與增益級(jí)203的輸出信號(hào)205_1、205_2在額外的放大級(jí)201或額外的輸出級(jí)201中求和。由于把放大級(jí)輸入信號(hào)203—方面提供至放大級(jí)201且另一方面提供至增益級(jí)303，因此放大器200可被稱(chēng)為多路徑放大器200或基于多路徑原理的放大器200。對(duì)輸入級(jí)301和增益級(jí)303的兩個(gè)信號(hào)203、205求和得到波德相位圖，其中在增益衰減至OdB(40°的相位裕度)之前，相位僅翻轉(zhuǎn)至約140°而不需要任何額外的頻率補(bǔ)償。因此，放大器200不包括(或換句話說(shuō)，略去)用于頻率或相位補(bǔ)償?shù)碾娙?。所描述的波德相位翻轉(zhuǎn)行為取決于所描述的電路中若干極點(diǎn)和零點(diǎn)的關(guān)系。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)圖4A中所示的放大器200的示例性實(shí)現(xiàn)方式導(dǎo)致引起所描述的波德相位翻轉(zhuǎn)行為的極點(diǎn)和零點(diǎn)的星座圖。
[0051]放大器200的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)具有僅一種類(lèi)型運(yùn)算放大器的真正多模式濾波器。而且，不會(huì)出現(xiàn)由于未供電的并聯(lián)的運(yùn)算放大器引起的寄生電容負(fù)載。而且，不需要額外的米勒補(bǔ)償且由此不會(huì)出現(xiàn)帶寬降低。而且，放大器200提供即使對(duì)于寬帶LTE模式也足夠的增益帶寬并提供應(yīng)用于GSM濾波器中的足夠的噪聲性能。因此，放大器200可一方面用于放大需要良好的噪聲性能的GSM信號(hào)且另一方面也用于需要高帶寬的寬帶UMTS和LTE信號(hào)。
[0052]因此，圖4A示出了多路徑運(yùn)算放大器200的一個(gè)非常高效的實(shí)現(xiàn)方式。從圖4A可看出，除放大級(jí)或輸出級(jí)201之外,僅一個(gè)輸入級(jí)301和額外的增益級(jí)303就已足夠。電路中極點(diǎn)和零點(diǎn)的組合消除了對(duì)額外的容性補(bǔ)償?shù)男枨蟆?br> [0053]圖4B1-4B2示出了放大器200的另外的示例性實(shí)現(xiàn)方式，其用額外的偏置元件擴(kuò)展圖4A的示例性實(shí)現(xiàn)方式。為了簡(jiǎn)化，在放大器200的以下實(shí)現(xiàn)方式的示例性圖中未出現(xiàn)共用模式輸出電壓控制和AB類(lèi)電流控制。
[0054]從圖4B1-4B2可看出，輸入級(jí)301包括第二類(lèi)型晶體管的第一偏置晶體管421和第二類(lèi)型晶體管的第二偏置晶體管423。第一偏置晶體管421的第一終端421-2連接至第一晶體管401的第一終端401-2。第二偏置晶體管423的第一終端423-2連接至第二晶體管403的第一終端403-2。因此，第一偏置晶體管421被配置成把輸入級(jí)偏置施加至第一晶體管401的第一終端401-2。第二偏置晶體管423被配置成把一個(gè)(另一個(gè))輸入級(jí)偏置施加至第二晶體管403的第一終端403-2。第一偏置晶體管421的第二終端421-3連接至電源電壓終端424，在此提供電源電壓VDD。而且，第二偏置晶體管423的第二終端423-3連接至電源電壓終端424。
[0055]第一偏置晶體管421的控制終端421-1連接至第二偏置晶體管423的控制終端423-1。偏置晶體管421、423的控制終端421_1、423_1被配置成接收第一偏置電壓V_bias。這樣的第一偏置電壓V_bias可由放大器200的偏置電壓提供裝置426提供。而且，輸入級(jí)301包括第三偏置晶體管425。第三偏置晶體管425的第一終端425-2連接至第一晶體管401的第二終端401-3和第二晶體管403的第二終端403-3。第三偏置晶體管425的第二終端425-3連接至地電位終端428，在此提供地電位VSS。第三偏置晶體管425被配置成在控制終端425-1接收由偏置電壓提供裝置426提供的第二偏置電壓V_bias2。
[0056]因此，輸入級(jí)301 —方面包括被配置成把輸入級(jí)偏置提供至第一晶體管401和第二晶體管403的第一終端401-2、403-2的偏置晶體管421、423，且另一方面包括被配置成把另外的輸入級(jí)偏置提供至第一晶體管401和第二晶體管403的第二終端401-3、403-3的另外的第三偏置晶體管425。
[0057]因此，第一晶體管401被配置成基于接收到的放大器輸入信號(hào)305的差分分量305-1并且還基于由第一偏置晶體管421提供的輸入級(jí)偏置和由第三偏置晶體管425提供的另外的輸入級(jí)偏置來(lái)提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的第一差分分量203-1。而且，第二晶體管403被配置成基于接收到的放大器輸入信號(hào)305的第二差分分量305-2并且還基于由第二偏置晶體管423提供的輸入級(jí)偏置和由第三偏置晶體管425提供的另外的輸入級(jí)偏置來(lái)提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的第二差分分量203-2。
[0058]而且，增益級(jí)303和輸入級(jí)301 —樣也包括這種偏置晶體管。具體地，增益級(jí)303包括第四偏置晶體管427和第五偏置晶體管429。第四偏置晶體管427和第五偏置晶體管429來(lái)自第二類(lèi)型晶體管。第四偏置晶體管427的第一終端427-2連接至第三晶體管405的第一終端405-2。第五偏置晶體管429的第一終端429-2連接至第四晶體管407的第一終端407-2。第四偏置晶體管427的第二終端427-3連接至電源電壓終端424。第五偏置晶體管429的第二終端429-3也連接至電源電壓終端424。第四偏置晶體管427的控制終端427-1連接至第五偏置晶體管429的控制終端429-1。偏置晶體管427、429被配置成在其控制終端427-1、429-1接收由偏壓電壓提供裝置426提供的第三偏置電壓V_bias3。
[0059]而且，增益級(jí)303包括(另外的)第六偏置晶體管431。第六偏置晶體管431的第一終端431-2連接至第三晶體管405的第二終端405-3和第四晶體管407的第二終端407-3。第六偏置晶體管431的第二終端431-3連接至地電位終端428。第六偏置晶體管431的控制端431-1連接至第三偏置晶體管425的控制終端425-1并被配置成接收第二偏置電壓V_bias2。因此，第三偏置晶體管425和第六偏置晶體管431被配置成從偏置電壓提供裝置426接收相同的偏置電壓V_bias2。因此，可看出控制終端425_1、431_2、偏置連接到彼此，以便它們接收相同的控制信號(hào)(相同的第二偏置電壓V_bias2)，基于此偏置晶體管425、431提供另外的輸入級(jí)偏置和另外的增益級(jí)偏置。
[0060]可看出，偏置晶體管427、429被配置成把增益級(jí)偏置提供至第三晶體管405的第一終端405-2和第四晶體管407的第一終端407-2。而且，第六偏置晶體管431被配置成把另外的增益級(jí)偏置提供至晶體管405、407的第二終端405-3、407-3。
[0061]因此，第三晶體管405被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)203的第二差分分量203-2以及由第四偏置晶體管427提供的增益級(jí)偏置和由第六偏置晶體管431提供的另外的增益級(jí)偏置來(lái)提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的第一差分分量205-1。
[0062]而且，第四晶體管407被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)203的第一差分分量203-1并基于由第五偏置晶體管429提供的增益級(jí)偏置和由第六偏置晶體管431提供的另外的增益級(jí)偏置來(lái)提供放大級(jí)輸入信號(hào)203的放大形式205的第二差分分量205-2。
[0063]通過(guò)控制V_bias3，輸出級(jí)201中的靜態(tài)電流能夠被控制。通過(guò)控制V_bias，輸出級(jí)201的共用模式輸出電壓能夠被控制。通過(guò)控制V_bias2，差分輸入級(jí)301和增益級(jí)303中的電流能夠被控制。
[0064]在另外的示例性實(shí)現(xiàn)方式中，V_bias2被分成兩路信號(hào)以在輸入級(jí)301和增益級(jí)303中實(shí)現(xiàn)兩路不同的電流。因此，在這個(gè)另外的實(shí)現(xiàn)方式中，偏置電壓提供裝置426被配置成把偏置電SV_bias2_a提供至第三偏置晶體管425的控制終端425-1并且把另一個(gè)(例如，不同的)偏置電壓￥_1^&82_13提供至第六偏置晶體管431的控制終端431-1。
[0065]而且，從圖4B1-4B2可看出，在放大級(jí)201中不需要在輸入級(jí)301和增益級(jí)303中提供的這種偏置晶體管或偏置元件。因此，在放大級(jí)201中，第七晶體管413的第二終端413-3連接至電源電壓終端424。而且，第八晶體管415的第二終端415-3連接至電源電壓終端424。而且，第六晶體管409的第二終端409-3連接至地電位終端428。第六晶體管411的第二終端411-3連接至地電位終端428。然而，在放大器200另外的示例性實(shí)現(xiàn)方式中，偏置元件可提供在第七和第八晶體管413、415的第二終端413-3、415-3和電源電壓終端424之間。而且，另外的偏置元件可提供在第五和第六晶體管409、411的第二終端409-3、411-3和地電位終端428之間。
[0066]雖然在圖4B1-4B2中示出的示例中，偏置晶體管421至431用于提供輸入級(jí)偏置、另外的輸入級(jí)偏置、增益級(jí)和另外的增益級(jí)偏置，但在放大器200另外的示例性實(shí)現(xiàn)方式中，通?？墒褂蒙踔量蓪?shí)現(xiàn)為與圖4B1-4B2中示出的單個(gè)偏置晶體管不同的偏置元件。作為一個(gè)示例，通?？墒褂秒妷嚎刂齐娏髟矗皇鞘褂眠@些偏置晶體管。在這種情形下，用于提供輸入級(jí)偏置和增益級(jí)偏置的電壓控制電流源，可與用于提供另外的輸入級(jí)偏置和另外的增益級(jí)偏置的電壓控制電流源互補(bǔ)。
[0067]圖5示出了輸入級(jí)301、增益級(jí)303和放大級(jí)201的增益級(jí)基本鏈和具有小信號(hào)圖的信號(hào)組合。輸入級(jí)301和增益級(jí)303被采用第一階零點(diǎn)和第一階極點(diǎn)建模以降低復(fù)雜度。在沒(méi)有依賴于頻率的行為的情況下，建立輸出級(jí)或放大級(jí)201的模型。小信號(hào)分析得到以下方程:·[0068]具有除增益A3之外的理想輸出級(jí)(無(wú)取決于頻率的行為)的運(yùn)算放大器的S-域傳遞函數(shù):
/\\rκ \
1--^v——I——-A\A2A1> 1--AIA3
[0069]Trf opa full (s): J ；"-^A ^Jn).+l_
I~+i||—^+i| ~^-+i
V vcP - Sa^n JVvcP」n JvcP -m
[0070]S-域的傳遞函數(shù)分母:
Trf opa denom (s): =---^
[0071]_ —r ^ ιχΥ s ι 】丫以及

^vcp _ gain j^vcp _in ,
[0072]s-域的傳遞函數(shù)分子:
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種放大器，包括: 放大級(jí)，被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，進(jìn)一步包括: 增益級(jí)，被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)并基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)提供放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，進(jìn)一步包括: 輸入級(jí)，被配置成接收放大器輸入信號(hào)并基于接收到的放大器輸入信號(hào)提供作為放大器輸入信號(hào)的放大形式的放大級(jí)輸入信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中放大級(jí)被配置成基于放大級(jí)輸入信號(hào)和放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式之和來(lái)提供放大器輸出信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器， 其中放大級(jí)包括第一放大元件和第二放大元件； 其中放大級(jí)被配置成在第一放大元件和第二放大元件的共用終端提供放大器輸出信號(hào)或放大器輸出信號(hào)的至少一個(gè)差分分量；且 其中第一放大元件被配置成在第一放大元件的控制終端接收放大級(jí)輸入信號(hào)或放大級(jí)輸入信號(hào)的至少一個(gè)差分分量，且其中第二放大元件被配置成在第二放大元件的控制終端接收放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式或放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的至少一個(gè)差分分量。
6.根 據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，其中放大級(jí)的第一放大元件和第二放大元件相互補(bǔ)m\-ΖΧ ο
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器,其中對(duì)于在第一放大兀件和第二放大兀件的控制終端的相等輸入信號(hào)，由第一放大元件在共用終端提供的輸出信號(hào)與由第二放大元件在共用終端提供的輸出信號(hào)反相。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，其中第一放大元件為第一類(lèi)型晶體管而第二放大元件為第二類(lèi)型晶體管，第一類(lèi)型晶體管與第二類(lèi)型晶體管互補(bǔ)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中放大器不包括用于頻率或相位補(bǔ)償?shù)碾娙荨?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器， 其中增益級(jí)包括放大元件和偏置元件；且 其中增益級(jí)的放大元件被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)或放大級(jí)輸入信號(hào)的至少一個(gè)差分分量并基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)或放大級(jí)輸入信號(hào)的差分分量和由偏置元件提供的增益級(jí)偏置來(lái)提供放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式或放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的至少一個(gè)差分分量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的放大器， 其中增益級(jí)的放大元件包括晶體管； 其中增益級(jí)的晶體管的控制終端被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)或放大級(jí)輸入信號(hào)的至少一個(gè)差分分量； 其中增益級(jí)的晶體管被配置成在增益級(jí)的晶體管的第一終端提供放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式或放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的至少一個(gè)差分分量；且 其中增益級(jí)的偏置元件被配置成在增益級(jí)的晶體管的第一終端提供增益級(jí)偏置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放大器，其中增益級(jí)包括被配置成在增益級(jí)的晶體管的第二終端提供另外的增益級(jí)偏置的另外的偏置元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器， 其中輸入級(jí)包括放大元件和偏置元件；且 其中增益級(jí)的放大元件被配置成接收放大器輸入信號(hào)或放大器輸入信號(hào)的至少一個(gè)差分分量并基于接收到的放大器輸入信號(hào)或接收到的放大器輸入信號(hào)的差分分量以及由輸入級(jí)的偏置元件提供的輸入級(jí)偏置來(lái)提供放大級(jí)輸入信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的放大器， 其中輸入級(jí)的放大元件為晶體管或包括晶體管； 其中輸入級(jí)的晶體管的控制終端被配置成接收放大器輸入信號(hào)； 其中輸入級(jí)的晶體管被配置成在輸入級(jí)的晶體管的第一終端提供放大級(jí)輸入信號(hào)；且 其中輸入級(jí)的偏置元件被配置成在增益級(jí)的晶體管的第一終端提供輸入級(jí)偏置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的放大器，其中輸入級(jí)包括被配置成在輸入級(jí)的晶體管的第二終端提供另外的輸入級(jí)偏置的另外的偏置元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的放大器， 進(jìn)一步包括增益級(jí)，增益級(jí)包括晶體管和另外的偏置元件； 其中增益級(jí)的晶體管的控制終端被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)或放大級(jí)輸入信號(hào)的至少一個(gè)差分分量； 其中增益級(jí)的晶體管被配置成在增益級(jí)`的`晶體管的第一終端提供放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式或放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形`式的至少一個(gè)差分分量。 其中增益級(jí)的另外的偏置元件被配置成基于增益級(jí)的另外的偏置元件的控制終端處的電位在增益級(jí)的晶體管的第二終端提供另外的增益級(jí)偏置； 其中輸入級(jí)的另外的偏置元件被配置成基于輸入級(jí)的另外的偏置元件的控制終端處的電位提供另外的輸入級(jí)偏置；且 其中輸入級(jí)的另外的偏置元件的控制終端和增益級(jí)的另外的偏置元件的控制終端相互連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中放大級(jí)被配置成接收作為差分信號(hào)的放大級(jí)輸入信號(hào)和放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式并提供作為差分信號(hào)的放大器輸出信號(hào)。
18.—種放大器,包括: 輸入級(jí)，被配置成接收作為差分信號(hào)的放大器輸入信號(hào)并提供作為放大器輸入信號(hào)的放大形式的放大級(jí)輸入信號(hào)，所述放大級(jí)輸入信號(hào)是差分信號(hào)； 增益級(jí)，被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)并提供作為差分信號(hào)的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式；以及 放大級(jí)，被配置成接收放大級(jí)輸入信號(hào)和放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式并基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的組合來(lái)提供作為差分信號(hào)的放大器輸出信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的放大器，其中: 輸入級(jí)包括第一類(lèi)型晶體管的第一晶體管和第一類(lèi)型晶體管的第二晶體管； 增益級(jí)包括第一類(lèi)型晶體管的第三晶體管和第一類(lèi)型晶體管的第四晶體管；且放大級(jí)包括第一類(lèi)型晶體管的第五晶體管、第一類(lèi)型晶體管的第六晶體管、第二類(lèi)型晶體管的第七晶體管和第二類(lèi)型晶體管的第八晶體管，第二類(lèi)型晶體管與第一類(lèi)型晶體管互補(bǔ)。 其中第一晶體管的控制終端被配置成接收差分放大器輸入信號(hào)的第一差分分量而第二晶體管的第二控制終端被配置成接收差分放大器輸入信號(hào)的第二差分分量； 其中第三晶體管的控制終端和第七晶體管的控制終端連接至第二晶體管的第一終端; 其中第四晶體管的控制終端和第八晶體管的控制終端連接至第一晶體管的第一終端; 其中第五晶體管的控制終端連接至第四晶體管的第一終端； 其中第六晶體管的控制終端連接至第三晶體管的第一終端； 其中第八晶體管和第六晶體管被配置成在第八晶體管和第六晶體管的共用終端提供差分放大器輸出信號(hào)的第一差分分量；且 其中第七晶體管和第五晶體管被配置成在第七晶體管和第五晶體管的共用終端提供差分放大器輸出信號(hào)的第二差分分量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的放大器，進(jìn)一步包括: 第一偏置晶體管，連`接在第一晶體管和第二晶體管的第二終端與放大器的地電位終端之間；以及 第二偏置晶體管，連接在第三晶體管和第四晶體管的第二終端與地電位終端之間； 其中第一偏置晶體管和第二偏置晶體管的控制終端短路在一起。
21.—種移動(dòng)通信設(shè)備，包括: 數(shù)字基帶處理器； 放大器，包括被配置成基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)的放大級(jí)；以及天線端口 ； 其中放大器耦合至數(shù)字基帶處理器和天線端口。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的移動(dòng)通信設(shè)備，進(jìn)一步包括: 接收鏈，耦合在天線端口和數(shù)字基帶處理器之間； 其中放大器包括接收鏈的一部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的移動(dòng)通信設(shè)備， 其中放大器被配置成接收和放大根據(jù)GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信信號(hào)和根據(jù)UMTS或LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信信號(hào)。
24.一種放大的方法，所述方法包括: 基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)和接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式的組合來(lái)提供放大器輸出信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括: 接收放大級(jí)輸入信號(hào)；以及 基于接收到的放大級(jí)輸入信號(hào)提供放大級(jí)輸入信號(hào)的放大形式。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括:接收放大器輸入信號(hào)；以及 基于接收到的放大器輸入信號(hào)提供作 為放大器輸入信號(hào)的放大形式的放大級(jí)輸入信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK103873000SQ201310757191
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
【發(fā)明者】J·霍爾斯萊特納, W·謝爾姆鮑爾 申請(qǐng)人:英特爾移動(dòng)通信有限責(zé)任公司