放大器和無線通信設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及放大器和無線通信設(shè)備。在功率放大器中，該功率放大器包括：用于高功率模式的放大器電路單元和與所述用于高功率模式的放大器電路單元以并聯(lián)的方式設(shè)置在功率放大器的輸入與輸出之間的用于低功率模式的放大器電路單元，其中，當一個放大器電路單元處在工作狀態(tài)時，另一放大器電路單元處在非工作狀態(tài)；在用于高功率模式的放大器電路單元中，交叉耦合的電容器被設(shè)置在輸出側(cè)中的兩個晶體管中的一個晶體管的漏極與另一晶體管的柵極之間；并且開關(guān)與電容器串聯(lián)耦接的串聯(lián)電路耦接在用于低功率模式的放大器電路單元的輸出側(cè)的晶體管的漏極與地之間；開關(guān)在高功率模式工作下處在導(dǎo)通狀態(tài)并且在低功率模式工作下處在非導(dǎo)通狀態(tài)。
【專利說明】放大器和無線通信設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中討論的實施方式涉及放大器和無線通信設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如移動電話和移動通信終端的便攜式無線通信設(shè)備由于減少平均消耗電流可以具有通過電池來工作的更長的工作時間。平均消耗電流通過將經(jīng)由天線從無線通信設(shè)備輸出的無線波的每個輸出功率的消耗電流乘以使用的實際頻率來得出。在圖7A中描繪了DG09 (使用頻率的總指數(shù))的使用頻率分布。從圖7A得出，在OdBm (其為低輸出功率)附近的輸出功率處使用頻率較高，為了減少平均消耗電流，在OdBm鄰近的電流減少很重要。
[0003]如圖7B所示，功率放大器的放大效率在最大輸出功率下達到最大并且在低輸出功率下不高。作為在低輸出功率下提高放大效率以減少消耗電流并且減少平均消耗電流的方法，使用具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的功率放大器，該功率模式轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換要與輸出功率相對應(yīng)地使用的放大器電路單元。具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的功率放大器包括具有圖8A中描繪的特征HPW的高功率模式的放大器電路單元和具有不影響功率放大器的最大輸出功率但是在低輸出功率下具有高放大效率的特征LPW的低功率模式的放大器電路單元。換言之，如圖8B所示，具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的功率放大器在功率放大器中的輸入Pin和輸出Pout之間設(shè)置有與高功率模式的放大器電路單元(HPM)301不同的低功率模式的放大器電路單元(LPM) 302。
[0004]圖9是描繪具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的常規(guī)功率放大器的電路配置示例的圖。圖9描繪了在兩級放大器配置的功率放大器中末級(輸出側(cè))放大器和輸出匹配部分的電路配置示例(例如，參見專利文獻I)。圖9中描繪的功率放大器的輸出側(cè)電路具有包括在低功率模式工作下驅(qū)動的第二級晶體管LPM2P、LPM2N的低功率模式電路路徑和在高功率模式工作下驅(qū)動的第二級晶體管HPM2P、HPM2N的高功率模式電路路徑。這些電路路徑并聯(lián)到輸出負載RL連接到其次級側(cè)的變壓器TRO的初級側(cè)。
[0005]低功率模式電路路徑具有連接在晶體管LPM2P、LPM2N的輸出(漏極)之間的電感器L和串聯(lián)在晶體管LPM2P、LPM2N的輸出與變壓器TRO的初級側(cè)之間的電容器CX。高功率模式電路路徑具有分別連接在晶體管HPM2P、HPM2N的輸出(漏極)之間的電容器CH。匹配電容器Cl并聯(lián)到變壓器TRO的初級側(cè)并且匹配電容器C2并聯(lián)到變壓器TRO的次級側(cè)。
[0006][專利文獻I]美國專利第7728661號
[0007]在圖9中描繪的常規(guī)功率放大器中，在低功率模式工作下，盡管晶體管LPM2P、LPM2N工作并且晶體管HPM2P、HPM2N不工作，但是電流也流到不工作的晶體管HPM2P、HPM2N,導(dǎo)致電力損耗的增加。在高功率模式工作下，晶體管HPM2P、HPM2N工作并且晶體管LPM2P、LPM2N不工作，但是電流也流到不工作的晶體管LPM2P、LPM2N,導(dǎo)致電力損耗的增力口。例如，在低功率模式工作下，由實線401指示的電力、從晶體管LPM2P、LPM2N輸出的電力如由實線402指示的那樣流動并且一部分電力如由虛線403所指示的那樣流到晶體管HPM2P、HPM2N側(cè)并且損耗掉。如上所述，在具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的常規(guī)功率放大器中，不工作的晶體管直接連接到工作中的電路路徑，并且由于不工作的晶體管而導(dǎo)致電力損耗的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實施方式的目的是提供一種能夠抑制由于不工作的晶體管產(chǎn)生的電力損耗的具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的功率放大器。
[0009]根據(jù)本實施方式的方面，放大器包括第一放大器電路單元和第二放大器電路單元，該第一放大器電路單元輸出具有放大器的最大輸出功率的信號，該第二放大器電路單兀以與第一放大器電路單兀并聯(lián)的方式設(shè)置在放大器的輸入和輸出之間并且在比第一放大器電路單元的輸出功率低的輸出功率下具有比第一放大器電路單元更高的放大效率。當?shù)谝环糯笃麟娐穯卧偷诙糯笃麟娐穯卧械囊粋€放大器電路單元處在進行信號的功率放大的工作狀態(tài)時，第一放大器電路單元和第二放大器電路單元中的另一放大器電路單元處在不進行信號的功率放大的非工作狀態(tài)。第一放大器電路單元包括其漏極耦接到第一放大器電路單元的第一輸出節(jié)點的第一晶體管、其漏極耦接到第一放大器電路單元的第二輸出節(jié)點的第二晶體管以及設(shè)置在第一晶體管和第二晶體管中的一個晶體管的漏極與第一晶體管和第二晶體管中的另一晶體管的柵極之間的交叉耦合電容器。第二放大器電路單元包括其漏極經(jīng)由第一電容器耦接到第二放大器電路單元的輸出節(jié)點的第三晶體管、耦接到第三晶體管的漏極的第一電感器、以及串聯(lián)電路。串聯(lián)電路包括第一開關(guān)和第二電容器，并且第一開關(guān)和第二電容器串聯(lián)地耦接在第三晶體管的漏極和地之間，當?shù)谝环糯笃麟娐穯卧幵诠ぷ鳡顟B(tài)時第一開關(guān)處在導(dǎo)通狀態(tài)而當?shù)诙糯笃麟娐穯卧幵诠ぷ鳡顟B(tài)時第一開關(guān)處在非導(dǎo)通狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是描繪實施方式中的功率放大器的配置示例的圖；
[0011]圖2是描繪本實施方式中的功率放大器的輸出側(cè)的電路配置示例的圖；
[0012]圖3是描繪本實施方式中的功率放大器的輸入側(cè)的電路配置示例的圖；
[0013]圖4是描繪本實施方式中的功率放大器的電路部件布置的示例的圖；
[0014]圖5是描繪使用本實施方式中的功率放大器的無線通信設(shè)備的示例的圖；
[0015]圖6是描繪本實施方式中的無線通信設(shè)備的配置示例的圖；
[0016]圖7A是描繪使用頻率分布的示例的曲線圖；
[0017]圖7B是描繪功率放大器的放大效率特征的示例的曲線圖；
[0018]圖8A和圖8B是用于說明具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的功率放大器的曲線圖和圖；
[0019]圖9是描繪具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的功率放大器的輸出側(cè)的電路配置示例的圖；以及
[0020]圖10是描繪具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的功率放大器的輸入側(cè)的電路配置示例的圖。
【具體實施方式】
[0021]在下文中將基于附圖來描述實施方式。[0022]圖1是描繪作為一種實施方式中的放大器的功率放大器的配置示例的圖。本實施方式中的功率放大器具有功率模式轉(zhuǎn)換功能，該功率放大器在輸入Pin和輸出Pout之間以并聯(lián)的方式設(shè)置有用于高功率模式的放大器電路單元101和用于低功率模式的放大器電路單元102。本實施方式中的功率放大器包括差分電路并且放大器電路單元101、102中的每個放大器電路單元具有兩級放大器配置。
[0023]用于高功率模式的放大器電路單元101能夠輸出具有功率放大器的最大輸出功率的信號。用于低功率模式的放大器電路單元102不能輸出具有功率放大器的最大輸出功率的信號，但是與放大器電路單元101相比放大器電路單元102在低輸出功率下具有更高的放大效率。在高功率模式工作下，用于高功率模式的放大器電路單元101達到放大輸入信號的工作狀態(tài)，而用于低功率模式的放大器電路單元102達到不放大輸入信號的非工作狀態(tài)，使得在用于高功率模式的放大器電路單元101中對從輸入Pin輸入的信號進行功率放大，經(jīng)放大的信號從輸出Pout輸出。此外，在低功率模式工作下，用于高功率模式的放大器電路單元101達到非工作狀態(tài)而用于低功率模式的放大器電路單元102達到工作狀態(tài)，使得在用于低功率模式的放大器電路單元102中對從輸入Pin輸入的信號進行功率放大，經(jīng)放大的信號從輸出Pout輸出。
[0024]用于高功率模式的放大器電路單元101具有第一級晶體管HPM1P、HPM1N(輸入側(cè))和第二級晶體管HPM2P、HPM2N (輸出側(cè))。在晶體管HPM1P、HPM1N中，輸入(柵極)經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)(匹配電路)111連接到變壓器TRI的次級側(cè)，并且輸出(漏極)連接到變壓器TRC的初級側(cè)。在晶體管HPM2P、HPM2N中，輸入(柵極)連接到變壓器TRC的次級側(cè)，并且輸出(漏極)連接到變壓器TRO的初級側(cè)。
[0025]用于低功率模式的放大器電路單元102具有第一級晶體管LPM1P、LPM1N(輸入側(cè))以及第二級晶體管LPM2P、LPM2N (輸出側(cè))。在晶體管LPM1P、LPM1N中，輸入(柵極)經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)121PU21N連接到變壓器TRI的次級側(cè)。晶體管LPM1P、LPM1N的輸出(漏極)和晶體管LPM2P、LPM2N的輸入(柵極)經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)122P、122N進行連接。在晶體管LPM2P、LPM2N中，輸出(漏極)經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)123PU23N連接到變壓器TRO的初級側(cè)。
[0026]注意的是，變壓器TRI的初級側(cè)連接到功率放大器的輸入Pin，并且變壓器TRO的次級側(cè)連接到功率放大器的輸出Pout。此外，在圖1中，P、N指示變壓器TRI的次級側(cè)和放大器電路單元101、102的輸入節(jié)點的連接點，并且P’、N’指示放大器電路單元101、102的輸出節(jié)點和變壓器TRO的初級側(cè)的連接點。
[0027]如上所述，在高功率模式工作下，晶體管HPM1P、HPM1N、HPM2P、HPM2N被驅(qū)動并且用于高功率模式的放大器電路單元101達到工作狀態(tài)，而晶體管LPM1P、LPM1N、LPM2P、LPM2N達到不被驅(qū)動的狀態(tài)并且用于低功率模式的放大器電路單元102達到非工作狀態(tài)。在低功率模式工作下，晶體管HPM1P、HPM1N、HPM2P、HPM2N達到不被驅(qū)動的狀態(tài)并且用于高功率模式的放大器電路單元101達到非工作狀態(tài)，而晶體管LPM1P、LPM1N、LPM2P、LPM2N被驅(qū)動并且用于低功率模式的放大器電路單元102達到工作狀態(tài)。
[0028]圖2是描繪本實施方式中的功率放大器的輸出側(cè)10的電路配置示例的圖。在圖2中，對與圖1中描繪的部件相同的部件給出相同的附圖標記。
[0029]在晶體管HPM2P、HPM2N中，柵極連接到圖1中描繪的變壓器TRC的次級側(cè)，漏極連接到變壓器TRO的初級側(cè)并且源極接地。交叉耦合電容器CXCA (CXCB)設(shè)置在晶體管HPM2P、HPM2N中的一個晶體管的漏極與晶體管HPM2P、HPM2N中的另一晶體管的柵極之間。換言之，晶體管HPM2P的漏極連接到交叉耦合電容器CXCA的一個電極并且晶體管HPM2N的柵極連接到交叉耦合電容器CXCA的另一電極。晶體管HPM2N的漏極連接到交叉耦合電容器CXCB的一個電極并且晶體管HPM2P的柵極連接到交叉耦合電容器CXCB的另一電極。
[0030]在晶體管LPM2P、LPM2N中，柵極經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)122P、122N連接到圖1中描繪的晶體管LPM1P、LPMlN的輸出(漏極)，漏極經(jīng)由電容器C2P、C2N連接到變壓器TRO的初級側(cè)并且源極接地。電感器L2連接在晶體管LPM2P、LPM2N的漏極之間。
[0031]晶體管LPM2P、LPM2N分別設(shè)置有具有電容器CSP、CSN和開關(guān)SWCP、SffCN的串聯(lián)電路。換言之，電容器CSP的一個電極連接到晶體管LPM2P的漏極，并且電容器CSP的另一電極經(jīng)由開關(guān)SWCP接地。電容器CSN的一個電極連接到晶體管LPM2N的漏極，并且電容器CSN的另一電極經(jīng)由開關(guān)SWCN接地。開關(guān)SWCP、SWCN例如由圖6中描繪的控制電路207控制。注意的是，Vdd指示鏈接到每個晶體管的漏極的電力供應(yīng)節(jié)點。
[0032]在高功率模式工作下，在常規(guī)配置中，從晶體管HPM2P、HPM2N輸出的電力在連接點P’、N’處分支并且泄漏到非工作晶體管LPM2P、LPM2N側(cè)。因此，由于非工作晶體管LPM2P、LPM2N的寄生部件產(chǎn)生的電力損耗使電力損耗增加，導(dǎo)致更大的消耗電流。在本實施方式中，在高功率模式工作下使開關(guān)SWCP、SWCN處于閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))并且在低功率模式工作下使開關(guān)SWCP、SffCN處在打開狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))，從而抑制在高功率模式工作下由于非工作晶體管LPM2P、LPM2N產(chǎn)生的電力損耗。
[0033]在本實施方式中，由于使開關(guān)SWCP、SWCN在高功率模式工作下處于閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))，所以連接有開關(guān)SWCP、SWCN的節(jié)點的阻抗幾乎變?yōu)镺 (零)。此外，電感器L2和在開關(guān)SWCP與連接點P’之間的電容器C2P、CSP構(gòu)成λ /4諧振電路。電感器L2和在開關(guān)SffCN與連接點N’之間的電容器C2N、CSN構(gòu)成λ /4諧振電路。注意的是，當使開關(guān)SWCP、SffCN處于閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))時，以上使用的電感器L2和電容器C2P、CSP、C2N、CSN具有構(gòu)成λ/4諧振電路的特征值。
[0034]因此，從連接點P’、Ν’納入考慮的非工作晶體管LPM2P、LPM2N的阻抗變得相當高，導(dǎo)致電路處在斷開狀態(tài)。因此，電力難以流到非工作晶體管LPM2P、LPM2N側(cè)，使得可以抑制在高功率模式工作下由于非工作晶體管LPM2P、LPM2N的寄生部件產(chǎn)生的電力損耗。
[0035]此外在低功率工作下，在常規(guī)配置中，從晶體管LPM2P、LPM2N輸出的電力在連接點P’、N’處分支并且泄漏到非工作晶體管HPM2P、HPM2N側(cè)。因此，由于非工作晶體管HPM2P、HPM2N的寄生部件產(chǎn)生的電力損耗使電力損耗增加，導(dǎo)致更大的消耗電流。在本實施方式中，由于在低功率模式工作下晶體管HPM2P、HPM2N的漏極與柵極之間的寄生電容CPA、CPB被交叉耦合電容器CXCA、CXCB抵消，所以抑制了在低功率模式工作下泄漏到非工作晶體管HPM2P、HPM2N 的電力。
[0036]換言之,在本實施方式中,在低功率模式工作下，向寄生電容CPA輸入的信號與向交叉I禹合電容器CXCB輸入的信號具有相反相位的關(guān)系。向寄生電容CPB輸入的信號與向交叉率禹合電容器CXCA輸入的信號也具有相反相位的關(guān)系。因此，由于交叉稱合電容器CXCB,使得對寄生電容CPA的充電無效，所以抵消了晶體管HPM2P的漏極與柵極之間的寄生電容CPA，從而抑制因非操作晶體管HPM2P產(chǎn)生的電力損耗。類似地，由于交叉耦合電容器CXCA，使得對寄生電容CPB的充電無效，所以抵消了晶體管HPM2N的漏極與柵極之間的寄生電容CPB,從而抑制因非操作晶體管HPM2N產(chǎn)生的電力損耗。
[0037]在圖2中描繪的本實施方式中的功率放大器中，配置成:將電容器CSP、開關(guān)SWCP和電容器CSN以及開關(guān)SWCN并聯(lián)地連接到電感器L2，但是也可以考慮連接到連接點P’、N’的配置。然而，由于從晶體管HPM2P、HPM2N納入考慮的連接點P’、N’的阻抗很低，所以在高功率模式工作下不能忽略由于開關(guān)SWCP和開關(guān)SWCN的串聯(lián)寄生電阻產(chǎn)生的電力損耗。因此在本實施方式中并聯(lián)到具有高阻抗的電感器L2更合適。
[0038]當像晶體管HPM2P、HPM2N設(shè)置有交叉耦合電容器CXCA、CXCB —樣，晶體管LPM2P、LPM2N也設(shè)置有交叉耦合電容器時可以抑制更多的電力損耗。然而，與晶體管HPM2P、HPM2N的尺寸相比較，晶體管LPM2P、LPM2N的尺寸更小，因而其漏極與柵極之間的寄生電容也很小。因此，由于晶體管LPM2P、LPM2N的寄生部件產(chǎn)生的電力損耗也很小，使得交叉耦合電容器實際上不是必需的。
[0039]出于以上原因，如圖2所示，在本實施方式中的功率放大器中，為低功率模式的電路路徑提供具有電容器CSP、CSN和開關(guān)SWCP、SffCN的串聯(lián)電路，而為高功率模式的電路路徑提供交叉耦合電容器CXCA、CXCB。
[0040]此處，具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的常規(guī)功率放大器在輸入側(cè)具有以下問題。圖10是描繪具有功率模式轉(zhuǎn)換功能的常規(guī)功率放大器的輸入側(cè)的電路配置示例的圖。圖10描繪了在兩級放大器配置的功率放大器中的第一級(輸入側(cè))放大器和輸入匹配部分的電路配置示例。
[0041]在高功率模式工作下驅(qū)動的第一級(輸入側(cè))的晶體管HPMlP、HPMlN中，柵極連接到變壓器TRI的次級側(cè)、漏極連接到變壓器TRC的初級側(cè)并且源極接地。在低功率模式工作下驅(qū)動的第一級(輸入側(cè))的晶體管LPM1P、LPMlN中，柵極經(jīng)由電容器C1P、C1N連接到變壓器TRI的次級側(cè)、漏極連接到電容器CCP、CCN并且源極接地。電感器LI連接在晶體管LPMlP,LPMlN的漏極之間。注意的是，Vg_HPM指示向晶體管HPM1P、HPMlN施與柵偏壓的節(jié)點；Vg_LPM指示向晶體管LPM1P、LPMlN施與柵偏壓的節(jié)點；并且Vdd指示鏈接到相應(yīng)的晶體管的漏極的電源節(jié)點。
[0042]在圖10中描繪的常規(guī)功率放大器中，在低功率模式工作下，不向晶體管HPM1P、HPMlN施與柵偏壓(Vg_HPM)并且晶體管HPM1P、HPM1N不工作。然而，當從輸入Pin輸入RF信號(高頻模擬信號)時，電壓施加到晶體管HPM1P、HPM1N、LPM1P、LPM1N的柵極。當晶體管HPM1P,HPMlN的柵極電壓因來自輸入Pin的RF信號而超過閾值電壓Vth時，晶體管HPM1P、HPMlN到達導(dǎo)通狀態(tài)并且不必要的電流流動導(dǎo)致電力損耗增加。注意的是，在高功率模式工作下在晶體管LPM1P、LPMlN中可能發(fā)生上述情況。
[0043]如圖3所示，在本實施方式的功率放大器中，是否向晶體管HPM1P、HPM1N的漏極施加電壓Vdd由開關(guān)SWH控制，并且是否向晶體管LPM1P、LPMlN的漏極施加電壓Vdd由開關(guān)SWL控制。因此，確保阻止非必要電流流到非工作晶體管從而抑制電力損耗。
[0044]圖3是描繪本實施方式中的功率放大器的輸入側(cè)20的電路配置示例的圖。在圖3中，對與圖1和圖10中描繪的部件相同的部件給出相同的附圖標記。
[0045]在晶體管HPM1P、HPMlN中，柵極連接到變壓器TRI的次級側(cè)、漏極連接到變壓器TRC的初級側(cè)并且源極接地。在晶體管LPM1P、LPMlN中，柵極經(jīng)由電容器C1P、ClN連接到變壓器TRI的次級側(cè)、漏極連接到電容器CCP的電極中的一個電極以及電容器CCN的電極中的一個電極并且源極接地。注意的是，電容器CCP、CCN的另外的電極連接到圖2中描繪的晶體管LPM2P、LPM2N的柵極。電感器LI連接在晶體管LPM1P、LPMlN的漏極之間。
[0046]Vg_HPM指示向晶體管HPM1P、HPMlN施與柵偏壓的節(jié)點；Vg_LPM指示向晶體管LPMlP、LPMlN施與柵偏壓的節(jié)點；并且Vdd指示鏈接到相應(yīng)的晶體管的漏極的電源節(jié)點。在本實施方式中，是否向晶體管HPMlP、HPMlN施與漏極電壓由開關(guān)SWH控制，而是否向晶體管LPM1P、LPM1N施與漏極電壓由開關(guān)SWL控制。開關(guān)SWH、SWL例如由圖6中描繪的控制電路207控制。
[0047]例如，在高功率模式工作下，使開關(guān)SWH處在閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))并且使開關(guān)SWL處在打開狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))。因此，向晶體管HPM1P、HPM1N施與柵偏壓(Vg_HPM)并且電壓Vdd作為漏極電壓被施加，使得晶體管HPM1P、HPM1N達到工作狀態(tài)。另一方面，不向晶體管LPMlP, LPMlN施與柵偏壓(Vg_LPM)并且晶體管LPM1P、LPMlN不工作。也不向非工作的晶體管LPM1P、LPMlN施加漏極電壓，因此即使大的RF信號(高頻模擬信號)到達輸入Pin，阻止非必要電流流到非工作的晶體管LPM1P、LPM1N，使得可以抑制電力損耗。
[0048]此外，例如，在低功率模式工作下，使開關(guān)SWH處在斷開狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))并且使開關(guān)SWL處在閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))。因此，向晶體管LPM1P、LPM1N施與柵偏壓(Vg_LPM)并且電壓Vdd被施加作為漏極電壓，使得晶體管LPM1P、LPM1N達到工作狀態(tài)。另一方面，不向晶體管HPM1P、HPMlN施與柵偏壓(Vg_HPM)并且晶體管HPM1P、HPMlN不工作。也不向非工作的晶體管HPM1P、HPMlN施加漏極電壓，因此即使大的RF信號到達輸入Pin，阻止非必要電流流到非工作的晶體管HPM1P、HPM1N,使得可以抑制電力損耗。
[0049]在上述本實施方式中的功率放大器的輸出側(cè)10中，如果連接點P’、N’處的差分信號是平衡的，則晶體管HPM2P、HPM2N的漏極與柵極之間的寄生電容被交叉耦合電容器CXCA、CXCB抵消。例如，如圖4所示，由于與高功率模式工作相關(guān)的電路元件布置在中央部分并且與低功率模式工作相關(guān)的電路元件根據(jù)差分信號中的信號被分成兩部分并且相對于與高功率模式工作相關(guān)的電路對稱(線對稱)地布置，可以保持在連接點P’、N’處差分信號的平衡。與低功率模式工作相關(guān)的、被分成兩部分的電路元件彼此具有相同的電路特征。
[0050]圖4是描繪本實施方式中的功率放大器的電路元件布置(布局)的示例的圖。在圖4中，對與圖2和圖3中描繪的部件相同的部件給出相同的附圖標記并且省略重復(fù)說明。在圖4中，螺旋電感器L1A、LlB對應(yīng)于通過將圖3中描繪的電感LI分成兩個所獲得的電感器，而螺旋電感器L2A、L2B對應(yīng)于通過將圖2中描繪的電感L2分成兩個所獲得的電感器。為了使差動機構(gòu)(differentials)之間的螺旋電感器的磁稱合一致,螺旋電感器L1A、LlB具有相同的繞組數(shù)和相反的繞組方向以保持差分信號的平衡。類似地，螺旋電感器L2A、L2B也具有相同的繞組數(shù)和相反的繞組方向以保持差分信號的平衡。
[0051]注意的是，Vg_HPMl指示向晶體管HPM1P、HPM1N施與柵偏壓的節(jié)點，而Vg_LPMl指示向晶體管LPMlP、LPMlN施與柵偏壓的節(jié)點。Vg_HPM2指示向晶體管HPM2P、HPM2N施與柵偏壓的節(jié)點，而Vg_LPM2指示向晶體管LPM2P、LPM2N施與柵偏壓的節(jié)點。
[0052]圖5是描繪使用本實施方式中的功率放大器的無線通信設(shè)備的示例的圖。本實施方式中的功率放大器可以作為例如無線通信裝置(諸如移動電話和移動通信終端)所具有的、圖5中描繪的前端部分201的高功率放大器204來使用。在圖5中描繪的前端部分201中，RF信號處理電路203對基帶信號處理電路202所生成的發(fā)送數(shù)據(jù)中所包含的數(shù)字信號進行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，以將該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為具有比數(shù)字信號的頻率更高的頻率的模擬信號、在高功率放大器204中放大該模擬信號并且從天線205發(fā)射該模擬信號。高功率放大器204可以根據(jù)來自RF信號處理電路203的功率模式轉(zhuǎn)換控制信號PMCTL來轉(zhuǎn)換為是在高功率模式下工作還是在低功率模式下工作。
[0053]圖6是描繪本實施方式中的無線通信設(shè)備的配置示例的圖。圖6描繪了無線通信設(shè)備中的前端部件。在圖6中，對與圖5中描繪的部件具有相同功能的部件給出相同的附圖標記并且省略重復(fù)說明。濾波雙工器206是分離發(fā)送信號和接收信號的濾波器。
[0054]高功率放大器204具有控制電路207、用于高功率模式的放大器電路單元208以及用于低功率模式的放大器電路單元209。用于高功率模式的放大器電路單元208對應(yīng)于圖1中描繪的用于高功率模式的放大器電路單元101，而用于低功率模式的放大器電路單元209對應(yīng)于圖1中描繪的用于低功率模式的放大器電路單元102?？刂齐娐?07從RF信號處理電路203接收控制信號PMCTL并且進行與控制信號PMCTL相對應(yīng)的控制處理等。控制信號PMCTL是指示是使高功率放大器204在高功率模式下工作還是使高功率放大器204在低功率模式下工作的控制信號。控制電路207例如與控制信號PMCTL相對應(yīng)地控制晶體管的偏壓，并且對用于高功率模式的放大器電路單元208或者用于低功率模式的放大器電路單元209所具有的晶體管或者開關(guān)進行導(dǎo)通/斷開控制。
[0055]在圖6中描繪的無線通信設(shè)備中，當高功率放大器204在高功率模式下工作時，在由天線205接收的接收信號中包括降低輸出功率的請求的情況下，例如，RF信號處理電路203對該請求進行解釋并且輸出指示將高功率放大器204轉(zhuǎn)換到低功率模式工作的控制信號PMCTL。接收到控制信號PMCTL的高功率放大器204的控制電路207進行使用于高功率模式的放大器電路單元208處在斷開狀態(tài)(非工作狀態(tài))并且使用于低功率模式的放大器電路單元209處在導(dǎo)通狀態(tài)(工作狀態(tài))的控制，使得高功率放大器204的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到低功率模式。
[0056]當一個放大器電路單元處在對信號進行功率放大的工作狀態(tài)，上述實施方式中的放大器可以抑制電流泄漏到另一放大器電路單元，從而可以抑制另一放大器電路單元所具有的由于非工作晶體管產(chǎn)生的電力損耗。
【權(quán)利要求】
1.一種放大器，包括: 第一放大器電路單元，所述第一放大器電路單元被配置成輸出具有所述放大器的最大輸出功率的信號；以及 第二放大器電路單元，所述第二放大器電路單元以與所述第一放大器電路單元并聯(lián)的方式被設(shè)置在所述放大器的輸入和輸出之間并且在比所述第一放大器電路單元的輸出功率低的輸出功率下具有比所述第一放大器電路單元更高的放大效率， 其中，當所述第一放大器電路單元和所述第二放大器電路單元中的一個放大器電路單元處在進行信號的功率放大的工作狀態(tài)時，所述第一放大器電路單元和所述第二放大器電路單元中的另一放大器電路單元處在不進行所述信號的功率放大的非工作狀態(tài)， 其中，所述第一放大器電路單元包括: 第一晶體管，所述第一晶體管的漏極耦接到所述第一放大器電路單元的第一輸出節(jié)占.第二晶體管，所述第二晶體管的漏極耦接到所述第一放大器電路單元的第二輸出節(jié)點；以及 交叉耦合電容器，所述交叉耦合電容器設(shè)置在所述第一晶體管和所述第二晶體管中的一個晶體管的漏極與所述第一晶體管和所述第二晶體管中的另一晶體管的柵極之間，以及其中，所述第二放大器電路單元包括: 第一電容器； 第三晶體管，所述第三晶體管的漏極經(jīng)由所述第一電容器耦接到所述第二放大器電路單元的輸出節(jié)點； 第一電感器，所述第一電感器耦接到所述第三晶體管的漏極；以及串聯(lián)電路，在所述串聯(lián)電路中第一開關(guān)和第二電容器串聯(lián)耦接在所述第三晶體管的漏極和地之間，當所述第一放大器電路單元處在所述工作狀態(tài)時所述第一開關(guān)處在導(dǎo)通狀態(tài)，而當所述第二放大器電路單元處在所述工作狀態(tài)時所述第一開關(guān)處在非導(dǎo)通狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器， 其中，由所述放大器放大的所述信號是差分信號，以及 其中，在所述第二放大器電路單元的電路部件中與所述差分信號中的一個信號相關(guān)的第一電路部件和在所述第二放大器電路單元的電路部件中與所述差分信號中的另一信號相關(guān)的第二電路部件相對于所述第一放大器電路單元對稱地布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器， 其中，所述第一電路部件和所述第二電路部件的電路特征相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的放大器， 其中，所述第一放大器電路單元包括: 第四晶體管，所述第四晶體管的柵極耦接到所述第一放大器電路單元的輸入節(jié)點；以及 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)被配置成當所述第二放大器電路單元處在工作狀態(tài)時切斷所述第四晶體管的漏極電壓的供應(yīng)，以及其中，所述第二放大器電路單元包括: 第五晶體管，所述第五晶體管的柵極耦接到所述第二放大器電路單元的輸入節(jié)點；以及 第三開關(guān)，所述第三開關(guān)被配置成當所述第一放大器電路單元處在工作狀態(tài)時切斷所述第五晶體管的漏極電壓的供應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的放大器，包括: 控制電路，所述控制電路被配置成接收指示要使所述第一放大器電路單元和所述第二放大器電路單元中的哪個放大器電路單元處在工作狀態(tài)的控制信號并且基于所述控制信號來控制所述第一開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放大器，包括: 控制電路，所述控制電路被配置成接收指示要使所述第一放大器電路單元和所述第二放大器電路單元中的哪個放大器電路單元處在工作狀態(tài)的控制信號并且基于所述控制信號來控制所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)以及所述第三開關(guān)中的每個開關(guān)。
7.一種無線通信設(shè)備，包括: 信號處理電路，所述信號處理電路被配置成將包括在發(fā)送數(shù)據(jù)中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為頻率高于所述數(shù)字信號的頻率的模擬信號；以及 放大器，所述放大器被配置成放大并且輸出由所述信號處理電路轉(zhuǎn)換的模擬信號； 其中，所述放大器包括: 第一放大器電路單元，所述第一放大器電路單元被配置成輸出具有所述放大器的最大輸出功率的信號；以及 第二放大器電路單元，所述第二放大器電路單元以與所述第一放大器電路單元并聯(lián)的方式被設(shè)置在所述放大器的輸入和輸出之間并且在比所述第一放大器電路單元的輸出功率低的輸出功率下具有比所述第一放大器電路單元更高的放大效率， 其中，當所述第一放大器電路單元和所述第二放大器電路單元中的一個放大器電路單元處在進行信號的功率放大的工作狀態(tài)時，所述第一放大器電路單元和所述第二放大器電路單元中的另一放大器電路單元處在不進行所述信號的功率放大的非工作狀態(tài)， 其中，所述第一放大器電路單元包括: 第一晶體管，所述第一晶體管的漏極耦接到所述第一放大器電路單元的第一輸出節(jié)占.第二晶體管，所述第二晶體管的漏極耦接到所述第一放大器電路單元的第二輸出節(jié)點；以及 交叉耦合電容器，所述交叉耦合電容器設(shè)置在所述第一晶體管和所述第二晶體管中的一個晶體管的漏極與所述第一晶體管和所述第二晶體管中的另一晶體管的柵極之間，以及其中，所述第二放大器電路單元包括: 第一電容器； 第三晶體管，所述第三晶體管的漏極經(jīng)由所述第一電容器耦接到所述第二放大器電路單元的輸出節(jié)點； 第一電感器，所述第一電感器耦接到所述第三晶體管的漏極；以及串聯(lián)電路，在所述串聯(lián)電路中第一開關(guān)和第二電容器串聯(lián)耦接在所述第三晶體管的漏極和地之間，當所述第一放大器電路單元處在所述工作狀態(tài)時所述第一開關(guān)處在導(dǎo)通狀態(tài)，而當所述第二放大器電路單元處在所述工作狀態(tài)時所述第一開關(guān)處在非導(dǎo)通狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線通信設(shè)備， 其中，所述第一放大器電路單元包括: 第四晶體管，所述第四晶體管的柵極耦接到所述第一放大器電路單元的輸入節(jié)點；以及 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)被配置成當所述第二放大器電路單元處在工作狀態(tài)時切斷所述第四晶體管的漏極電壓的供應(yīng)，以及其中，所述第二放大器電路單元包括: 第五晶體管，所述第五晶體管的柵極耦接到所述第二放大器電路單元的輸入節(jié)點；以及 第三開關(guān)，所述第三開關(guān)被配置成當所述第一放大器電路單元處在工作狀態(tài)時切斷所述第五晶體管的漏極電壓的供應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的無線通信設(shè)備， 其中，所述信號處理電路向所述放大器輸出指示要使所述第一放大器電路單元和所述第二放大器電路單元中的哪個放大器電路單元處在工作狀態(tài)的控制信號，以及 其中，所述放大器包括 控制電路，所述控制電路被配置成基于所述控制信號來控制所述開關(guān)。
【文檔編號】H03F3/20GK103986424SQ201410049063
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月13日
【發(fā)明者】佐藤知明, 山浦新司 申請人:富士通半導(dǎo)體股份有限公司