專利名稱：用于有過程差異補(bǔ)償?shù)挠性雌秒娐返碾娏鲾嚅_電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有源偏置電路。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，有源偏置電路有著廣泛的應(yīng)用。在出版于1998年8月11日、發(fā)明人為Edward T.Lewis、受讓人與本申請相同、標(biāo)題為“有過程差異補(bǔ)償和電源差異補(bǔ)償?shù)钠秒娐贰钡拿绹鴮＠?,793,194號(hào)中描述了一種這樣的有源偏置電路，在此引用了其全部主題。一些應(yīng)用包括電池供電的移動(dòng)電話和無線局域網(wǎng)(WLANS)。特別地，偏置電路可用于向其中使用的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)放大器提供偏置電流。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在電池供電的移動(dòng)電話和無線局域網(wǎng)(WLANS)應(yīng)用中，當(dāng)電話處于接收模式時(shí)，經(jīng)常希望減小發(fā)射機(jī)放大器的功率。一項(xiàng)被認(rèn)為能減小功率的技術(shù)是與VDD和RF放大晶體管的漏極串聯(lián)放置一個(gè)晶體管開關(guān)。通過分離VDD與RF放大晶體管的漏極來減小功率。然而這有一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)。在所需的放大期間，與RF晶體管串聯(lián)的晶體管開關(guān)必須處于導(dǎo)電模式。當(dāng)這種晶體管開關(guān)導(dǎo)電時(shí)，在這種晶體管開關(guān)上產(chǎn)生了壓降從而減小了放大功率。而且，晶體管開關(guān)需要額外的元件以偏置開關(guān)以及額外的邏輯將其斷開。RF晶體管的漏極還需要用非常大的電容將其分流。因此，如果在電路中的該點(diǎn)進(jìn)行切換時(shí)，必須充放這些電容(連接和斷開晶體管開關(guān)時(shí))。然而這種充放電正常情況下需要幾十微秒的時(shí)間。諸如無線局域網(wǎng)(WLANS)的應(yīng)用要求這種開關(guān)動(dòng)作少于一微秒。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，提供了集成電路偏置網(wǎng)絡(luò)以產(chǎn)生預(yù)定水平的偏置電流。偏置網(wǎng)絡(luò)包括具有柵、源和漏的場效應(yīng)晶體管。該晶體管產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于施加給場效應(yīng)晶體管的預(yù)定輸入柵-源電壓的偏置電流。并且提供了控制電路。該控制電路連接到場效應(yīng)晶體管并提供通過控制電流路徑的電流以產(chǎn)生場效應(yīng)晶體管輸入電壓。補(bǔ)償電路連接到控制電路。該補(bǔ)償電路包括一個(gè)與場效應(yīng)晶體管相同型號(hào)的補(bǔ)償晶體管。該補(bǔ)償電路控制補(bǔ)償晶體管從所述控制電流路徑轉(zhuǎn)移電流，從而過程差異引起補(bǔ)償晶體管分流一定大小的電流以向場效應(yīng)晶體管提供輸入電壓，使這個(gè)場效應(yīng)晶體管能夠產(chǎn)生所述預(yù)定水平的偏置電流。提供了有第一和第二電極的晶體管開關(guān)。由饋給到所述晶體管開關(guān)的控制電極的“開”/“關(guān)”控制信號(hào)來控制在所述第一和第二電極之間的傳導(dǎo)性。所述第一和第二電極之一連接到場效應(yīng)晶體管的柵極，另一個(gè)連接到預(yù)定基準(zhǔn)電勢。在“開”/“關(guān)”控制信號(hào)的“關(guān)”狀態(tài)期間，晶體管開關(guān)以由控制信號(hào)所確定的傳導(dǎo)狀態(tài)將場效應(yīng)晶體管的柵極連接到所述基準(zhǔn)電勢。在所述“關(guān)”狀態(tài)期間，所述與基準(zhǔn)電勢的連接使場效應(yīng)晶體管變?yōu)榉莻鲗?dǎo)狀態(tài)。在控制信號(hào)的“開”狀態(tài)期間，晶體管開關(guān)以非傳導(dǎo)狀態(tài)分離場效應(yīng)晶體管的柵極與所述基準(zhǔn)電勢從而使場效應(yīng)晶體管能夠放大在所述“開”狀態(tài)期間饋給到其柵極的信號(hào)。
在這種配置下，斷開電路位于RF的柵極，不需要多少分流。因此，該配置能夠在1微秒要求內(nèi)斷開RF發(fā)射機(jī)。
在實(shí)施例中，基準(zhǔn)電勢連接到控制電路。
在實(shí)施例中，場效應(yīng)晶體管、補(bǔ)償晶體管和晶體管開關(guān)是耗盡型的場效應(yīng)晶體管。
在實(shí)施例中，在一個(gè)第二基準(zhǔn)電勢和上述首次提到的基準(zhǔn)電勢之間連接補(bǔ)償電路。
在附圖和下述描述中將闡明本發(fā)明的一個(gè)或更多實(shí)施例的具體內(nèi)容。這些描述、附圖和權(quán)利要求將使本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)勢顯而易見。


唯一的附圖是依照本發(fā)明有包括斷開電路的過程差異補(bǔ)償有源偏置電路的微波放大器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，畫出了產(chǎn)生預(yù)定水平偏置電流IB的集成電路偏置網(wǎng)絡(luò)10。偏置網(wǎng)絡(luò)10包括一個(gè)具有源(S)、柵(G)和漏(D)的場效應(yīng)晶體管(FET)12。在此晶體管12是耗盡型場效應(yīng)晶體管(DFET)，對(duì)應(yīng)于施加給該場效應(yīng)晶體管12的預(yù)定輸入柵-源電壓而產(chǎn)生通過其源(S)和漏(D)的偏置電流。提供了包含串聯(lián)在VDD和地之間的電阻14、16和18的控制電路19?？刂齐娐?9連接到場效應(yīng)晶體管12并提供通過控制電流路徑(例如，通過電阻14、16和18)的電流I3以在所述晶體管12的柵極(G)產(chǎn)生場效應(yīng)晶體管12輸入電壓X。
補(bǔ)償電路20連接到控制電路。補(bǔ)償電路20包括與場效應(yīng)晶體管12相同型號(hào)的補(bǔ)償晶體管24。補(bǔ)償電路20控制補(bǔ)償晶體管24從所述控制路徑轉(zhuǎn)移電流I1，從而過程差異引起補(bǔ)償晶體管24分流一定大小的電流以向場效應(yīng)晶體管12提供輸入電壓X，使這個(gè)場效應(yīng)晶體管12能夠產(chǎn)生所述預(yù)定水平的偏置電流IB。
提供了具有源(S)和漏(D)電極、為耗盡型晶體管的晶體管開關(guān)26。晶體管開關(guān)26的漏極(D)連接到場效應(yīng)晶體管12的柵極(G)，晶體管開關(guān)26的源極(S)連接到預(yù)定基準(zhǔn)電勢。由饋給到所述晶體管開關(guān)26的柵(G)電極的“開”/“關(guān)”控制信號(hào)來控制在所述源(S)和漏(D)電極之間的傳導(dǎo)性。在下述描述中，術(shù)語開/關(guān)指的是RF晶體管12的傳導(dǎo)狀態(tài)。在“開”/“關(guān)”控制信號(hào)的“關(guān)”狀態(tài)期間，晶體管開關(guān)26以由控制信號(hào)所確定的傳導(dǎo)狀態(tài)將場效應(yīng)晶體管12的柵極連接到所述基準(zhǔn)電勢。在所述“關(guān)”狀態(tài)期間，所述與基準(zhǔn)電勢的連接使場效應(yīng)晶體管12變?yōu)榉莻鲗?dǎo)狀態(tài)。在控制信號(hào)的“開”狀態(tài)期間，晶體管開關(guān)26以非傳導(dǎo)狀態(tài)分離場效應(yīng)晶體管12的柵極(G)與所述基準(zhǔn)電勢，從而使場效應(yīng)晶體管12能夠放大在所述“開”狀態(tài)期間經(jīng)由連接電容17饋給到其柵極(G)的RF信號(hào)。
在這種配置下，晶體管開關(guān)26位于晶體管12的柵極(G)，當(dāng)由晶體管12放大RF信號(hào)時(shí)，所述晶體管開關(guān)是非傳導(dǎo)的。因此，減小了功率損耗。而且，在這種配置下，RF放大器能夠在1微秒之內(nèi)被斷開。
更具體地，選擇電阻14、16和18的電阻值以在DFET12的柵極G提供適當(dāng)?shù)目刂齐妷骸?br> 如那些對(duì)技術(shù)熟悉的人已知的，在耗盡型FET中，為了產(chǎn)生漏-源電流，柵-源電壓必須是負(fù)極性的。這可通過兩種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在一種方法中，在DFET12的源S和地之間連接電阻40。該電阻40上的壓降在源S處提供了大于柵極電勢的正電壓，從而提供了所需的柵-源極性。在DFET12是到另一設(shè)備(未畫出)的有源輸入晶體管的應(yīng)用中，最好提供一個(gè)旁路電容42。作為替代地，可以省略電阻40和電容42，晶體管12的源極接地。然后，將網(wǎng)絡(luò)20和19設(shè)計(jì)為通過使電流I2足夠高以至在點(diǎn)X處產(chǎn)生凈負(fù)電壓從而在點(diǎn)X處產(chǎn)生必要的負(fù)電壓。本實(shí)施例優(yōu)勢在于省略了兩個(gè)元件(40、42)并且由于在晶體管12的源極沒有D.C.壓降，因而提供了晶體管12的最大功率輸出。
如所指出的，由偏置晶體管12提供的偏置電流IB隨著過程差異而顯著地變化，特別是影響設(shè)備門限電壓的那些過程差異。偏置電路的電源的變化也會(huì)影響到偏置電流。
由電路19和20來提供過程差異補(bǔ)償。耗盡型場效應(yīng)晶體管24放置在與DFET12相同的芯片上，因而提交給與DFET12相同的過程差異。
在操作中，假定電路中晶體管的實(shí)際設(shè)備門限電壓是這樣的，那么DFET12的偏置電流變得比預(yù)計(jì)值更大。為了在DFET12的漏極保持穩(wěn)定的偏置電流IB，必須減小DFET12柵極(G)處的電壓。否則，如所指出的，偏置電流可能超過預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)指標(biāo)。
在這種情況下，DFET24的漏電流I2也更大，因?yàn)榕c影響DFET12相同的過程差異也影響了其設(shè)備門限電壓。因此DFET24在節(jié)點(diǎn)Y分流出了更多的電流。這樣，減小了電流I3。這反過來減小了節(jié)點(diǎn)X處的電壓，例如，DFET12的柵極電壓。這導(dǎo)致偏置電流IB保持在特定的設(shè)計(jì)水平，而不會(huì)由于過程差異而存在IB偏離。
晶體管開關(guān)26的源極為-4.5伏特。更特別地，在電路20的低電勢側(cè)的電勢為-6.0伏特。-6.0伏特電勢通過一對(duì)串聯(lián)的二極管28、30連接到晶體管開關(guān)26的源極(S)，從而在晶體管開關(guān)26的源極(S)提供-4.5伏特的電勢。來自輸入開或關(guān)的芯片的邏輯40提供適當(dāng)?shù)?例如，比晶體管開關(guān)26的夾止電壓和晶體管開關(guān)26的-4.5源極(S)電壓更高)、通常是-4.0伏特以接通晶體管開關(guān)26。選擇晶體管開關(guān)26的物理尺寸(例如，信道寬度和長度)以降低電流I3。這確保了晶體管12柵極(G)處的電壓低于晶體管12的夾止電壓。這可以斷開晶體管12并節(jié)省電池電流。
在操作中，當(dāng)“開”/“關(guān)”控制信號(hào)選擇狀態(tài)以能夠放大RF信號(hào)時(shí)，將晶體管開關(guān)26的柵極(G)連接到-6.0伏特，并“斷開”晶體管開關(guān)26。在這種條件下，由晶體管12放大RF信號(hào)。而另一方面，當(dāng)“開”/“關(guān)”控制信號(hào)選擇狀態(tài)以禁用RF信號(hào)放大時(shí)，將晶體管開關(guān)26的柵極(G)連接到-4伏特，并“接通”晶體管開關(guān)26。在這種條件下，“斷開”晶體管12。
在此描述了本發(fā)明的大量實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解在不背離本發(fā)明的精髓和范圍的情況下可以做出各種修改方案。因此，其它實(shí)施例包括在下述權(quán)利要求書的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生預(yù)定水平偏置電流的偏置網(wǎng)絡(luò)的集成電路，所述偏置網(wǎng)絡(luò)包含(A)一個(gè)具有柵、源和漏的場效應(yīng)晶體管，所述晶體管產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于施加給所述晶體管的預(yù)定輸入柵-源電壓的一定水平的偏置電流；(B)一個(gè)連接到所述場效應(yīng)晶體管并提供通過控制電流路徑的電流以產(chǎn)生所述場效應(yīng)晶體管的輸入柵-源電壓的控制電路；(C)一個(gè)連接到所述控制電路的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路包括一個(gè)與場效應(yīng)晶體管相同型號(hào)的補(bǔ)償晶體管，其中所述補(bǔ)償電路控制補(bǔ)償晶體管用于改變來自所述控制路徑的電流，從而使過程差異引起補(bǔ)償晶體管分流一定大小的電流以向場效應(yīng)晶體管提供輸入柵-源電壓，使這個(gè)場效應(yīng)晶體管能夠產(chǎn)生所述預(yù)定水平的偏置電流；以及(D)一個(gè)有第一和第二電極的晶體管開關(guān)，由饋給到所述晶體管開關(guān)的一個(gè)控制電極的開/關(guān)控制信號(hào)來控制在所述第一和第二電極之間的導(dǎo)電性，所述第一和第二電極之一連接到場效應(yīng)晶體管的柵極，另一個(gè)連接到預(yù)定基準(zhǔn)電勢，在控制信號(hào)的“關(guān)”狀態(tài)期間，所述晶體管開關(guān)以導(dǎo)通狀態(tài)將場效應(yīng)晶體管的柵極連接到所述基準(zhǔn)電勢，在“關(guān)”狀態(tài)期間，所述基準(zhǔn)電勢使場效應(yīng)晶體管變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)，在控制信號(hào)的“開”狀態(tài)期間，所述晶體管開關(guān)以非導(dǎo)電狀態(tài)分離場效應(yīng)晶體管的柵極與所述基準(zhǔn)電勢，從而使場效應(yīng)晶體管在所述“開”狀態(tài)期間能夠放大饋給到其柵極的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1中所述的集成電路，其中所述基準(zhǔn)電勢連接到所述控制裝置。
3.如權(quán)利要求2中所述的集成電路，其中所述場效應(yīng)晶體管、補(bǔ)償晶體管和開關(guān)晶體管是耗盡型場效應(yīng)晶體管。
4.如權(quán)利要求3中所述的集成電路，其中所述補(bǔ)償電路連接在一個(gè)第二基準(zhǔn)電勢和首先提到的基準(zhǔn)電勢之間。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生預(yù)定水平偏置電流的集成電路偏置網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)晶體管產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于施加給所述場效應(yīng)晶體管的預(yù)定輸入柵－源電壓的一定水平的偏置電流。提供了一個(gè)控制電路?？刂齐娐愤B接到場效應(yīng)晶體管并提供通過控制電流路徑的電流以產(chǎn)生場效應(yīng)晶體管輸入電壓。一個(gè)補(bǔ)償電路連接到所述控制電路。所述補(bǔ)償電路包括一個(gè)與場效應(yīng)晶體管相同型號(hào)的補(bǔ)償晶體管。該補(bǔ)償電路控制補(bǔ)償晶體管從所述控制路徑轉(zhuǎn)移電流，從而過程差異引起補(bǔ)償晶體管分流一定大小的電流以向場效應(yīng)晶體管提供輸入電壓使這個(gè)場效應(yīng)晶體管能夠產(chǎn)生所述預(yù)定水平的偏置電流。
文檔編號(hào)H03F3/189GK1647006SQ03808401
公開日2005年7月27日 申請日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者約翰·A.·德福庫 申請人:快捷半導(dǎo)體有限公司