專利名稱：具有變壓器的雙模式功率放大器系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例總體涉及功率放大器，更具體地講，涉及一種具有變壓器輸出匹配和虛地的低功率模式放大的系統的和方法。
背景技術：
功率放大器的工作不需要處于固定的輸出功率。通常，功率放大器在從其峰值輸出功率回退的低輸出功率下被使用。然而，簡單的回退功率放大器通過使用多于所需的電流而浪費電流。因此，迫切需要用于低輸出功率工作的單獨的放大路徑，以使電流傳導降低。然而，高功率模式和低功率模式之間的隔離通常不完全，從而每個模式脫離器最佳狀況，從而降低了性能。隔離開關可用于隔離的目的。但是功率放大器的工作通常產生大的電壓擺動，如果電壓擺動超出安全裝置工作范圍的限制，不可避免地對裝置(尤其是對CMOS裝置)產生某種形式的損害。圖1示出傳統的用于高功率和低功率的雙模式功率放大器的框圖。如圖1所示， 存在高功率模式放大器101和低功率放大器104。然而，圖1中的高功率模式放大器101的高輸出功率在輸出產生高壓擺動，開關103的操作處于高電壓應力下，會經常超出開關103 的給定裝置安全工作范圍的限制。因此，不希望從開關103到輸出節(jié)點的簡單連接。當開關103的操作被希望用于高功率模式和低功率模式之間的最佳隔離時，開關103應在被允許的操作裕度內謹慎工作。因此，在有效率的功率放大器工作中，期望用于處理高電壓應力的高功率模式和低功率模式的整合。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的示例實施例，提供一種功率放大器系統。所述系統可包括高功率放大器；變壓器，具有初級線圈，初級線圈電感耦合到次級線圈，其中，初級線圈包括第一端或端口、第二端或端口以及第一端或端口與第二端或端口之間的中心抽頭，其中，次級線圈包括第三端或端口以及第四端或端口，其中，高功率放大器的各個輸出連接到初級線圈的第一端或端口以及第二端或端口 ；第一電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第一端或端口 ； 第二電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第二端或端口。所述系統還可包括低功率放大器，其中，低功率放大器的輸出連接到初級線圈的中心抽頭；第一開關，經電容耦合元件連接到所述中心抽頭，其中，第一開關能夠進行操作以將初級線圈的中心抽頭連接到接地端口 ；第二開關，連接到次級線圈的第四端或端口，其中，第二開關能夠進行操作以將第四端或端口連接到公共節(jié)點，公共節(jié)點經所述電容耦合元件連接到初級線圈的中心抽頭；第三電容器，連接在公共節(jié)點與輸出節(jié)點之間，輸出節(jié)點連接到次級線圈的第三端或端口，其中，從輸出節(jié)點獲得系統輸出。根據本發(fā)明的另一示例實施例，提供一種系統。所述系統包括變壓器，具有初級
4線圈，初級線圈電感耦合到次級線圈，其中，初級線圈包括第一端或端口、第二端或端口以及第一端或端口與第二端或端口之間的中心抽頭，其中，次級線圈包括第三端或端口以及第四端或端口，其中，初級線圈被構造為從第一放大器接收第一輸出，其中，所述中心抽頭被構造為從第二放大器接收第二輸出；第一電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第一端或端口 ；第二電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第二端或端口。所述系統還可包括第一開關，與所述中心抽頭電連接，其中，第一開關能夠進行操作以將初級線圈的中心抽頭連接到接地端口 ；第二開關，連接到次級線圈的第四端或端口，其中，第二開關能夠進行操作以將第四端或端口連接到公共節(jié)點，公共節(jié)點與初級線圈的中心抽頭電連接；第三電容器， 連接在公共節(jié)點與輸出節(jié)點之間，輸出節(jié)點連接到次級線圈的第三端或端口，其中，從輸出節(jié)點獲得系統輸出。


這樣，已經概括地描述了本發(fā)明，現在將對附圖進行描述，附圖沒有必要按比例繪制，其中圖1示出傳統的用于高功率和低功率的雙模式功率放大器的框圖。圖2示出根據本發(fā)明的示例實施例的用于雙模式功率放大的示例系統，其中，低功率放大器的輸出連接到變壓器的初級線圈的虛地。圖3示出根據本發(fā)明的示例實施例的圖2的系統的示例構造，其中，當低功率模式停用時，高功率模式開啟。圖4示出根據本發(fā)明的示例實施例的圖2的系統的示例構造，其中，當高功率模式停用時，低功率放大器模式開啟。圖5示出根據本發(fā)明的示例實施例的示例示圖，其中，低功率模式具有監(jiān)測高功率模式的兩個諧振塊。
具體實施例方式現在，將在下面參照附圖更充分地描述本發(fā)明的示例實施例，本發(fā)明的一些但不是全部的實施例在附圖中示出。實際上，這些發(fā)明可以以多種不同的形式被實現，而不應被解釋為限于在此闡述的實施例，相反，提供這些實施例，從而本公開將滿足適用的法律要求。相同的標號始終表示相同的部件。圖2示出根據本發(fā)明的示例實施例的雙模式功率放大的示例框圖，其中，低功率放大器的輸出連接到變壓器的初級線圈的虛地。在圖2中，存在高功率(HP)放大器201和低功率(LP)放大器216。高功率模式放大器201可以作為差分放大器工作，從而接收差分輸入并產生相應的差分輸出。另一方面，根據本發(fā)明的示例實施例，低功率放大器216的輸入和輸出可以分別是單端信號。根據本發(fā)明的示例實施例，通常，高功率放大器201產生并提供比低功率放大器216高的放大級以及因此比低功率放大器大的電壓擺動。高功率放大器201的輸出匹配可包括變壓器，變壓器至少包括初級線圈250和次級線圈252。初級線圈可包括第一線圈或段204以及第二線圈或段205。盡管第一線圈或段 204以及第二線圈或段205被示出為串聯的兩個不同的線圈或段，然而它們也可以是單個線圈的各個部分。類似地，次級線圈252可包括第一線圈或段211以及第二線圈或段212。類似地，盡管第一線圈或段211以及第二線圈或段212被示出為串聯的兩個不同的線圈或段，然而它們也可以是單個線圈的各個部分。高功率放大器201的差分輸出可連接到變壓器的初級線圈250。更具體地，第一差分輸出可連接到第一線圈或段204的第一端或端口。第一線圈或段204的第二端或端口可連接到第二線圈或段205的第一端或端口。第二線圈或段205的第二端或端口可連接到高功率放大器201的第二差分輸出?？稍诔跫壘€圈250中的第一線圈或段204與第二線圈或段205之間設置中心抽頭端口 251。初級線圈250的中心抽頭端口 251可以是AC虛地點。對于放大器201、216的 DC偏置，中心抽頭端口 251可用作用于經RF扼流器207連接到DC偏置源206的DC參考。 理想地，在中心抽頭端口 251檢測不到AC信號，然而在不脫離本發(fā)明的示例實施例的情況下，在實際操作中少量的AC信號是可以容忍的。中心抽頭端口 251也可經電容耦合元件 208(例如，電容器)連接到第一開關209，第一開關209控制經RF扼流器209到接地端口 210的連接。如這里所描述的，第一開關209可針對低功率模式工作或高功率模式工作而斷開或閉合。低功率放大器216的單端輸入可經輸出匹配塊217連接到初級線圈250的中心抽頭端口 251。一般，輸出匹配塊217可提供低功率放大器216的輸出和中心抽頭端口 251之間的阻抗匹配。此外，第一電容器202可連接在第一線圈或段204的第一端或端口與中心抽頭端口 251之間，從而第一電容器202被設置為與第一線圈或段204并聯。類似地，第二電容器 203可連接在中心抽頭端口 251與第二線圈或段205的第二端或端口之間，從而第二電容器 203被設置為與第二線圈或段205并聯。如這里描述的，第一電容器202和第二電容器203 可與相應的第一線圈或段204或第二線圈或段205 —起使用，以產生用于隔離低功率模式工作和高功率模式工作的諧振塊。對于次級線圈252，第一線圈或段211可具有作為輸出節(jié)點的一部分的第一端或端口，可從該輸出節(jié)點經由DC阻擋電容器215獲得系統輸出端口。第一線圈或段211的第二端或端口可連接到第二線圈或段212的第一端或端口。第二線圈或段212的第二端或端口可連接到第二開關213的第一端口或端。第二開關213的第二端口或端可連接到公共節(jié)點和電容器214的第一端或端口，該公共節(jié)點可連接到電容耦合元件208和第一開關209 之間的節(jié)點。電容器214的第二端或端口可連接到輸出節(jié)點，可從該輸出節(jié)點經DC阻擋電容器215獲得系統輸出端口。如這里所描述的，第二開關213可針對低功率模式工作或高功率模式工作而斷開或閉合。圖3示出根據本發(fā)明的示例實施例的圖2的系統的示例構造，其中，當低功率模式停用時，高功率模式開啟。在高功率模式期間，高功率放大器201可工作而低功率放大器 216可不工作。如圖3所示，第一開關209可閉合，以經電容耦合元件208為中心抽頭端口 251提供到接地端口 210的導電通路。在此情況下，低功率放大器216的輸出可連接到接地端口 210。應該理解，經接地端口 210接地的低功率模式不影響具有良好隔離的高功率模式。此外，第二開關213也可閉合，以將第二線圈或段212的第二端或端口經過由閉合的第一開關209提供的接地路徑連接到地。應該理解，在高功率模式中，為了傳導而閉合開關 209,213,從而在開關209、213的各自操作中沒有應力。
在圖3中，高功率模式放大器201的差分輸出被初級線圈250接收，初級線圈250 電感耦合到次級線圈252。假設第二線圈或段212的第二端或端口可通過開關209、213的閉合而連接到接地端口 210，則次級線圈在第一線圈或段211的第一端或端口產生單端信號，該單端信號可存在于輸出節(jié)點并被DC阻擋電容器215處理，以提供到系統輸出。圖4示出根據本發(fā)明的示例實施例的圖2的系統的示例構造，其中，當高功率模式停用時，低功率放大器模式開啟。在低功率模式期間，低功率放大器216可工作，而高功率放大器201可不工作。應該理解，由于電容器202、203分別與段或線圈204、205的并聯結構提供的等效諧振塊，低功率模式(與低功率放大器216相關聯)與高功率模式(與高功率放大器210相關聯)在工作頻率上隔離。更具體地，可根據各個段或線圈204、205的電感值來選擇各個電容器202、203的電容值，從而每個并聯結構產生在工作頻率諧振的等效諧振塊(如圖5所示)。與低功率放大器216的輸出相關聯的工作頻率可相對于由中心抽頭點251提供的虛地被隔離。因此，用于低功率模式的信號路徑可從中心抽頭點251沿著由電容器208、214提供的串聯電容路徑到輸出節(jié)點，這與串聯電感路徑相比不會導致任何顯著的信號損失。因此，由于這里描述的開關209、213僅用于低信號擺動(S卩，通常僅斷開狀態(tài)承受電壓電平應力)，因此這里采用的開關的尺寸可基于低功率模式的電壓電平被最小化。此外，通過有效地將低功率模式連接到在初級線圈的中心抽頭處的虛地以及將高功率模式有效地連接到兩個等效諧振塊，即使使用簡單的開關操作，也可加強高功率模式和低功率模式之間的隔離。此外，高功率模式操作和低功率模式操作可共享DC偏置源206，從而最小化接合線或用于外部連接的裝置的數量。因此，本發(fā)明的示例性實施例可在采用簡化的拓撲和元件的同時提供具有最小損失的用于高功率模式操作和低功率模式操作的優(yōu)良隔離。通過前面的描述和附圖的教導，本發(fā)明所屬領域的技術人員可以想到這里闡述的本發(fā)明的多種修改和其他實施例。因此，應該理解，本發(fā)明不限于公開的特定實施例，所述修改和其他實施例意在包括在權利要求的范圍內。盡管這里采用了特定術語，但它們僅以一般和描述性的方式被使用而非為了限制的目的。
權利要求
1.一種功率放大器系統，包括 高功率放大器；變壓器，具有初級線圈，初級線圈電感耦合到次級線圈，其中，初級線圈包括第一端或端口、第二端或端口以及第一端或端口與第二端或端口之間的中心抽頭，其中，次級線圈包括第三端或端口以及第四端或端口，其中，高功率放大器的各個輸出連接到初級線圈的第一端或端口以及第二端或端口；第一電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第一端或端口 ； 第二電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第二端或端口 ； 低功率放大器，其中，低功率放大器的輸出連接到初級線圈的中心抽頭； 第一開關，經電容耦合元件連接到所述中心抽頭，其中，第一開關能夠進行操作以將初級線圈的中心抽頭連接到接地端口；第二開關，連接到次級線圈的第四端或端口，其中，第二開關能夠進行操作以將第四端或端口連接到公共節(jié)點，公共節(jié)點經所述電容耦合元件連接到初級線圈的中心抽頭；第三電容器，連接在公共節(jié)點與輸出節(jié)點之間，輸出節(jié)點連接到次級線圈的第三端或端口，其中，從輸出節(jié)點獲得系統輸出。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述中心抽頭是AC虛地。
3.如權利要求1所述的系統，其中，所述中心抽頭還連接到DC偏置源。
4.如權利要求1所述的系統，其中，在高功率模式期間，高功率放大器開啟而低功率放大器停用，其中，第一開關閉合以將所述中心抽頭連接到接地端口，其中，第二開關閉合以將第四端口連接到公共節(jié)點，公共節(jié)點連接到所述中心抽頭和接地端口。
5.如權利要求4所述的系統，其中，高功率放大器的各個輸出被變壓器轉換為位于次級線圈的第三端或端口的單端信號，次級線圈的第三端或端口與輸出節(jié)點相連接。
6.如權利要求5所述的系統，其中，高功率放大器的各個輸出包括一對差分輸出。
7.如權利要求1所述的系統，其中，在低功率模式期間，高功率放大器停用而低功率放大器開啟，其中，第一開關斷開以將所述中心抽頭與接地端口斷開，其中，第二開關斷開以將第四端口與公共節(jié)點斷開。
8.如權利要求7所述的系統，其中，低功率放大器的輸出通過電容耦合元件和第三電容器的串聯連接從所述中心抽頭被提供給輸出節(jié)點。
9.如權利要求1所述的系統，還包括輸出匹配網絡，其中，低功率放大器的輸出通過輸出匹配網絡連接到初級線圈的中心抽頭。
10.如權利要求1所述的系統，其中，第一電容器和第二電容器與初級線圈的各個部分并聯地工作，以提供各個等效諧振塊。
11.如權利要求10所述的系統，其中，各個等效諧振塊能夠在工作頻率進行操作，以隔離低功率放大器的輸出與高功率放大器的各個輸出。
12.如權利要求1所述的系統，其中，初級線圈至少包括串聯的第一線圈或段和第二段或線圈，第一線圈或段連接到第一端或端口和所述中心抽頭，第二段或線圈連接到所述中心抽頭和第二端或端口。
13.一種功率放大器系統，包括變壓器，具有初級線圈，初級線圈電感耦合到次級線圈，其中，初級線圈包括第一端或端口、第二端或端口以及第一端或端口與第二端或端口之間的中心抽頭，其中，次級線圈包括第三端或端口以及第四端或端口，其中，初級線圈被構造為從第一放大器接收第一輸出， 其中，所述中心抽頭被構造為從第二放大器接收第二輸出；第一電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第一端或端口 ；第二電容器，連接到初級線圈的中心抽頭和第二端或端口 ；第一開關，與所述中心抽頭電連接，其中，第一開關能夠進行操作以將初級線圈的中心抽頭連接到接地端口；第二開關，連接到次級線圈的第四端或端口，其中，第二開關能夠進行操作以將第四端或端口連接到公共節(jié)點，公共節(jié)點與初級線圈的中心抽頭電連接；第三電容器，連接在公共節(jié)點與輸出節(jié)點之間，輸出節(jié)點連接到次級線圈的第三端或端口，其中，從輸出節(jié)點獲得系統輸出。
14.如權利要求13所述的系統，其中，所述中心抽頭是AC虛地。
15.如權利要求13所述的系統，其中，所述中心抽頭還連接到DC偏置源。
16.如權利要求13所述的系統，其中，第一放大器的第一輸出包括一對差分輸出，其中，初級線圈的第一端或端口以及第二端或端口接收所述一對差分輸出。
17.如權利要求13所述的系統，其中，在高功率模式期間，第一放大器開啟而第二放大器停用，其中，第一開關閉合以將所述中心抽頭連接到接地端口，其中，第二開關閉合以將第四端口連接到公共節(jié)點，公共節(jié)點連接到所述中心抽頭和接地端口。
18.如權利要求13所述的系統，其中，在低功率模式期間，第一放大器停用而第二放大器開啟，其中，第一開關斷開以將所述中心抽頭與接地端口斷開，其中，第二開關斷開以將第四端口與公共節(jié)點斷開。
19.如權利要求18所述的系統，其中，第二放大器的輸出通過電容耦合元件和第三電容器的串聯連接從所述中心抽頭被提供給輸出節(jié)點。
20.如權利要求13所述的系統，其中，第一電容器和第二電容器與初級線圈的各個部分并聯地操作，以提供各個等效諧振塊。
全文摘要
提供一種具有變壓器的雙模式功率放大器系統。根據示例實施例的功率放大器系統可采用具有電感耦合到次級線圈并包括第一端口與第二端口之間的中心抽頭的初級線圈的變壓器，次級線圈包括第三端口以及第四端口，初級線圈從第一放大器接收第一輸出，其中，中心抽頭從第二放大器接收第二輸出。該系統還可包括連接到中心抽頭和第一端口的第一電容器；連接到中心抽頭和第二端口的第二電容器；與中心抽頭電連接并將中心抽頭連接到接地端口的第一開關；第二開關，連接到第四端口并能夠將第四端口連接到公共節(jié)點，公共節(jié)點與中心抽頭電連接；第三電容器，連接在公共節(jié)點與輸出節(jié)點之間，輸出節(jié)點連接到第三端口，可從輸出節(jié)點獲得系統輸出。
文檔編號H03F3/20GK102195572SQ20111002528
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權日2010年3月12日
發(fā)明者安奎煥, 樸侖緒, 李彰浩 申請人:三星電機株式會社