專利名稱：放大器電路及改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法
放大器電路及改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于放大器電路，尤其是關(guān)于一種放大器電路及改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法。
背景技術(shù)：
射頻接收器系統(tǒng)用以接收以及處理射頻信號(hào)。射頻接收器系統(tǒng)的天線用以接收射頻信號(hào)。由天線所接收的信號(hào)包含目標(biāo)信號(hào)成分(wanted signal component)以及阻塞信號(hào)成分(blocker signal component)。目標(biāo)信號(hào)成分由目標(biāo)傳輸站(target transmittingstation)所產(chǎn)生，阻塞信號(hào)成分同時(shí)被稱為干擾信號(hào)成分(jammer signal component),其是由干擾站(jamming station)所產(chǎn)生。一般而言，相較于阻塞信號(hào)成分的振幅(例如OdB)，目標(biāo)信號(hào)成分具有較小的振幅(例如_99dB)。天線所接收的阻塞信號(hào)(blocker signal)會(huì)造成處理目標(biāo)信號(hào)的困難。當(dāng)接收目標(biāo)信號(hào)的同時(shí)伴隨接收大阻塞信號(hào)時(shí)主 要會(huì)產(chǎn)生三個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是目標(biāo)信號(hào)的增益會(huì)得到壓縮。當(dāng)阻塞信號(hào)的振幅太大時(shí)，放大器的電壓余量(headroom)將不足以處理阻塞信號(hào)，使得目標(biāo)信號(hào)的增益得以壓縮；因此信號(hào)噪聲比(SNR)也劣化了。第二個(gè)造成信號(hào)噪聲比劣化的問(wèn)題是相互混頻噪聲(reciprocal mixing noise)。由于所接收的阻塞信號(hào)總是混合本地震蕩(LO)信號(hào)的相位噪聲，因而導(dǎo)致了額外的相互內(nèi)頻帶(reciprocalin-band)噪聲。第三個(gè)問(wèn)題是內(nèi)頻帶阻塞所導(dǎo)致的噪聲。由于接收鏈(receiving chain)的有限線性，使得裝置的噪聲也混合于阻塞信號(hào)，其中一部分落入信號(hào)頻帶內(nèi)而造成信號(hào)噪聲比的劣化。因此，射頻接收器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者必須增加射頻接收器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍以提升效能。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍指的是最大可允許的阻塞(例如OdBm)與目標(biāo)信號(hào)(例如_99dBm)之間的比率。為了增加射頻接收器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，該系統(tǒng)中增加了濾波器，用以自所接收的信號(hào)濾除阻塞信號(hào)成分。圖1顯示了射頻接收器系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。在實(shí)施例中，射頻接收器100包括一天線102、一聲表面波(surface acoustic wave ；SAff)濾波器104、一低噪聲放大器(LNA) 106、一混合器108、一基頻放大器110以及一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。天線102接收射頻信號(hào)以產(chǎn)生輸入信號(hào)。聲表面波濾波器104自輸入信號(hào)濾除阻塞信號(hào)成分。因此，聲表面波濾波器104之后的接收鏈不會(huì)受到阻塞信號(hào)的影響，從而提升了動(dòng)態(tài)范圍。然而，聲表面波濾波器104會(huì)降低目標(biāo)信號(hào)的電平，接收敏感度也因而降低，甚至增加了材料(BOM)成本。如果自接收系統(tǒng)中移除聲表面波濾波器104，則阻塞信號(hào)就直接由低噪聲放大器106所接收。圖2A為處理這些阻塞信號(hào)的傳統(tǒng)低噪聲放大器200A的電路示意圖。在圖2A中，晶體管Ml與M2被偏壓于弱反轉(zhuǎn)區(qū)。因此，當(dāng)接收到大阻塞信號(hào)時(shí)，低噪聲放大器200A的作用類似于AB類放大器。這樣的AB類低噪聲放大器具有自偏壓的特性，如同一般的AB類放大器。此AB類低噪聲放大器的電流消耗會(huì)自動(dòng)地依據(jù)阻塞信號(hào)的電平而調(diào)整。當(dāng)所接收的阻塞信號(hào)較大時(shí)，其電流消耗也變得比較大，導(dǎo)致較大的增益，也就是增益擴(kuò)展(gainexpansion)。該等增益擴(kuò)展能夠補(bǔ)償放大器中其他節(jié)點(diǎn)(例如放大器的輸出節(jié)點(diǎn))的增益壓縮。因此，能夠在不增加平均電流的情況下提升動(dòng)態(tài)范圍。雖然解決了動(dòng)態(tài)范圍以及輸入級(jí)(即晶體管Ml與M2)的電流補(bǔ)償問(wèn)題，仍需要負(fù)載電感Lload以增加其輸出電壓的余量，以防止對(duì)動(dòng)態(tài)范圍所造成的限制。但是，負(fù)載電感Lltjad會(huì)占據(jù)較大的芯片面積以及增加硬件消耗。該當(dāng)負(fù)載電感Lltjad被替換為PMOS晶體管(如圖2B所示的詳細(xì)描述的傳統(tǒng)AB類放大器)以降低芯片面積時(shí)，低噪聲放大器200B的輸出信號(hào)的電壓擺幅電平得以降低，從而低噪聲放大器200B對(duì)于處理具有高振幅的阻塞信號(hào)成分的輸入信號(hào)會(huì)面臨一定的難度。由于低電壓源的原因，此狀況在深次微米(submicron)技術(shù)中將更為嚴(yán)重。因此，射頻接收器系統(tǒng)需要一種用以增加該射頻接收器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍的放大器電路。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種放大器電路及改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，以解決上述問(wèn)題。本發(fā)明提供一種放大器電路，包括第一 AB類放大器，用以接收輸入信號(hào)，且放大該輸入信號(hào)以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)；以及第二 AB類放大器,用以接收第一輸出信號(hào),且放大第一輸出信號(hào)以產(chǎn)生位于輸出節(jié)點(diǎn)的最終輸出信號(hào)；其中當(dāng)輸入信號(hào)的功率大于臨界電平時(shí),第二 AB類放大器將在第一 AB類放大器的開啟期間位于一關(guān)閉狀態(tài)，以及第一 AB類放大器將在第二 AB類放大器的開啟期間位于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明提供一種改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，其中放大器電路包括第一 AB類放大器以及第二 AB類放大器,該方法包括第一 AB類放大器放大輸入信號(hào)以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)；第二 AB類放大器放 大第一輸出信號(hào)以產(chǎn)生最終輸出信號(hào)至輸出節(jié)點(diǎn)；決定輸入信號(hào)的功率是否大于臨界電平；以及當(dāng)輸入信號(hào)的功率大于臨界電平時(shí)，使得在第一 AB類放大器被開啟期間，維持第二 AB類放大器位于關(guān)閉狀態(tài)，以及使得在第二 AB類放大器被開啟期間，維持第二 AB類放大器位于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例的放大器電路及改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，能夠明顯增加該射頻接收器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。

圖1為射頻接收器系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為傳統(tǒng)的低噪聲放大器的電路示意圖；圖2B為傳統(tǒng)的AB類放大器的電路示意圖；圖3為流經(jīng)AB類放大器的電流電平的示意圖；圖4A為本發(fā)明所揭露的用以接收小振幅輸入信號(hào)的兩個(gè)AB類放大器的結(jié)構(gòu)圖；圖4B與圖4C分別為本發(fā)明所揭露的用以接收大阻塞信號(hào)的兩個(gè)AB類放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所揭露的放大器電路的電路示意圖；圖6為圖5所示的放大器電路在接收小輸入信號(hào)時(shí)的電流流向示意圖；圖7A為圖5所示的放大器電路在接收大阻塞信號(hào)時(shí)的電流流向示意圖7B為圖5所示的放大器電路在接收大阻塞信號(hào)時(shí)的小信號(hào)路徑示意圖；圖8A為圖5所示的放大器電路所輸出的阻塞信號(hào)的電壓擺幅示意圖；圖SB為圖5所示的放大器電路所放大的小目標(biāo)信號(hào)輸出的電壓擺幅示意圖；圖9A為本發(fā)明放大器電路的第二個(gè)實(shí)施例的電路示意圖；圖9B為本發(fā)明中放大器電路的第三個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。
具體實(shí)施方式在說(shuō)明書及后續(xù)的權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定的元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱呼同樣的元件。本說(shuō)明書及后續(xù)的權(quán)利要求并不以名稱的差異來(lái)作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)貝U。在通篇說(shuō)明書及后續(xù)的權(quán)利要求項(xiàng)當(dāng)中所提及的「包含」為一開放式的用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一詞在本文中應(yīng)解釋為包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過(guò)其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。本說(shuō)明書的實(shí)施例的最佳構(gòu)想的細(xì)節(jié)描述如下。描述的目的在于說(shuō)明本發(fā)明所揭露的一般原則，并未局限本發(fā)明的范圍。本發(fā)明范圍的最佳參考應(yīng)參考權(quán)利要求概括的范圍。圖3顯示了流經(jīng)AB類放大器的電流電平示意圖。AB類放大器的平均電流隨著輸入信號(hào)的振幅而改變。當(dāng)輸入信號(hào)具有小振幅時(shí)，AB類放大器的操作如同A類放大器，以固定增益放大輸入信號(hào)而得到輸出信號(hào)，并且其平均電流相等于偏壓電流。舉例而言，AB類放大器以_15dBm的功率電平放大一阻塞信號(hào)，獲得如圖3所示的輸出的波形302。當(dāng)輸入信號(hào)具有大的振幅時(shí)，在輸入信號(hào)的波循環(huán)周期的特定相位范圍中，AB類放大器會(huì)被開啟而放大輸入信號(hào)，以及在輸入信號(hào)的波循環(huán)周期的其余相位范圍，該AB類放大器會(huì)被關(guān)閉。此外，在此情形下，其平均電流高于偏壓電流。舉例來(lái)說(shuō)，如圖3的波形304所示，當(dāng)阻塞信號(hào)的功率電平是OdBm時(shí)，在AB類放大器的關(guān)閉期間中，該AB類放大器會(huì)放大具有上升電流消耗的阻塞信號(hào)，而在AB類放大器的關(guān)閉期間中就不會(huì)放大阻塞信號(hào)。因此，AB類放大器會(huì)依據(jù)輸入信號(hào)的波循環(huán)周期的相位而處于開啟狀態(tài)或是關(guān)閉狀態(tài)。于一實(shí)施例中，本發(fā)明的放大器電路包括耦接至單一信號(hào)路徑的兩個(gè)AB類放大器，以及兩個(gè)串接的AB類放大器。放大器電路可為一基頻放大器電路，用以放大基頻信號(hào)，或是一射頻電路，用以放大射頻信號(hào)。于一實(shí)施例中，放大電路被使用于低SAW(SAW-1ess)的接收器系統(tǒng)。圖4A顯示本發(fā)明所揭露的用以接收小振幅輸入信號(hào)的兩個(gè)AB類放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。由于兩個(gè)AB類放大器的操作皆如同A類放大器，第一 AB類放大器與第二 AB類放大器一直處于開啟狀態(tài)，皆用以放大輸入信號(hào)；因此，輸入信號(hào)能夠被成功地放大為輸出信號(hào)。圖4B、4C分別本發(fā)明所揭露的用以接收大阻塞信號(hào)的兩個(gè)AB類放大器的結(jié)構(gòu)示意當(dāng)接收器系統(tǒng)接收大的阻塞信號(hào)時(shí)，AB類放大器會(huì)依據(jù)大的阻塞信號(hào)的相位，而位于開啟狀態(tài)或是關(guān)閉狀態(tài)。在大阻塞信號(hào)的正波形循環(huán)中，第二 AB類放大器位于開啟狀態(tài)，但第一 AB類放大器則處于關(guān)閉狀態(tài)。因此,輸入信號(hào)被第一 AB類放大器所阻塞,沒(méi)有輸出信號(hào)。在大阻塞信號(hào)的負(fù)波形循環(huán)中，第一 AB類放大器位于開啟狀態(tài),但第二 AB類放大器則位于關(guān)閉狀態(tài)。因此，輸入信號(hào)被 第二 AB類放大器所阻塞，沒(méi)有輸出信號(hào)?？傃灾?，路徑在小的輸入信號(hào)時(shí)被開啟以及放大輸入信號(hào)為輸出信號(hào)，但在大的輸入信號(hào)時(shí)則被關(guān)閉。如果該路徑被安插于放大器中，就能在小的輸入信號(hào)時(shí)提供部分增益，在大的輸入信號(hào)時(shí)被關(guān)閉。因此，在此狀況下，將沒(méi)有阻塞信號(hào)而只有目標(biāo)信號(hào)，即在小信號(hào)時(shí)，一路徑提供了部分增益。然而，在接收大阻塞信號(hào)(例如OdBm)的狀況下，即大信號(hào)的狀況下，路徑會(huì)被關(guān)閉；也就是說(shuō)，放大器的增益自動(dòng)地降低了。因此，舒緩了對(duì)于放大器輸出余量(headroom)的要求。進(jìn)一步來(lái)看，由于較小的增益導(dǎo)致較小的輸出阻塞，相互混頻噪聲與封鎖器產(chǎn)生的噪聲都比較小，使得放大器能夠處理較大的阻塞信號(hào)，并且其動(dòng)態(tài)范圍能夠明顯地改善。圖5為本發(fā)明所揭露實(shí)施例的放大器電路500的電路示意圖。放大器電路包括兩個(gè)PMOS晶體管Mll與M21，以及四個(gè)NMOS晶體管M31、M41、M32與M42。PMOS晶體管Mll耦接于退化電感(degeneration inductor)(非必要)以及節(jié)點(diǎn)511之間，并且其柵極通過(guò)電容521耦接至輸入信號(hào)。PMOS晶體管M21耦接于節(jié)點(diǎn)511以及輸出節(jié)點(diǎn)OUT之間，其柵極耦接至偏壓電壓VBl。NMOS晶體管M31耦接于節(jié)點(diǎn)513以及輸出節(jié)點(diǎn)OUT之間，其柵極耦接至偏壓電壓VB2。NMOS晶體管M41耦接于節(jié)點(diǎn)513以及退化電感(非必要)之間，并且其柵極通過(guò)電容522耦接至輸入信號(hào)。NMOS晶體管M32耦接于節(jié)點(diǎn)511以及節(jié)點(diǎn)512之間，其柵極耦接至偏壓電壓VB2。NMOS晶體管M42耦接于節(jié)點(diǎn)512以及退化電感(未顯示)之間，并且其柵極通過(guò)電容522耦接至輸入信號(hào)。放大器電路500包括第一 AB類放大器502以及第二 AB類放大器501。在一實(shí)施例中，第二 AB類放大器501為PMOS晶體管M21，第一AB類放大器502為NMOS晶體管M32。需要注意的是，耦接于電壓源VDD與節(jié)點(diǎn)511之間的退化電感，以及耦接于NOMS晶體管M41與接地GND之間的退化電感，是用于低噪聲放大器的輸入匹配。在一實(shí)施例中，退化電感可自放大器電路500之中移除。也就是說(shuō)，無(wú)論是否具有退化電感，放大器電路500均能夠正常地操作。圖6為放大器電路500接收小的輸入信號(hào)時(shí)的電流流向示意圖。在實(shí)施例中，小的輸入信號(hào)不包括阻塞信號(hào)成分。由于輸入信號(hào)的低振幅，所有晶體管M11、M21、M31、M41、M32與M42皆被開啟。當(dāng)小的輸入信號(hào)的電壓電平降低時(shí)，PMOS晶體管Mll的源柵極電壓Vsg就會(huì)增加，因此流經(jīng)PMOS晶體管Mll的電流Isi就會(huì)增加。同樣地，當(dāng)小的輸入信號(hào)的電壓電平降低時(shí)，NMOS晶體管M41與M42的柵源極電壓Ves就會(huì)降低，因此流經(jīng)NMOS晶體管M42與M41的電流Is2與Is3就會(huì)增加。電流Is2的主要部分流經(jīng)PMOS晶體管M21，電流Is2的少部分流經(jīng)PMOS晶體管Mll而成為漏極電流。因此，相較于傳統(tǒng)的放大器電路，此放大器電路的增益些微降低。也就是說(shuō)，在放大器電路500之中，第一 AB類放大器502接收輸入信號(hào)，放大該輸入信號(hào)以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)(即電流的主要部分)，并且第二 AB類放大器501接收該第一輸出信號(hào)，放大該第一輸出信號(hào)以產(chǎn)生輸出節(jié)點(diǎn)OUT上的最終輸出信號(hào)。圖7A為放大器電路500接收大的阻塞信號(hào)時(shí)的操作示意圖。當(dāng)放大器電路500的輸入信號(hào)包括阻塞信號(hào)，且該阻塞信號(hào)具有大于臨界電平的大振幅時(shí)，PMOS晶體管M21以及NMOS晶體管M31與M32作為開關(guān)的用途。當(dāng)所輸入的阻塞信號(hào)的電壓電平增加超過(guò)臨界電平時(shí)，PMOS晶體管M21的源柵極電壓Vse就會(huì)降低，使得PMOS晶體管M21被關(guān)閉；以及NMOS晶體管M32與M31的柵源極電壓Ves就會(huì)增加，使得NMOS晶體管M32與M31被開啟。因此，在所輸入的阻塞信號(hào)的正波形循環(huán)區(qū)間，PMOS晶體管M21被關(guān)閉，NMOS晶體管M31與M32則被開啟，使得第一 AB類放大器502位于開啟狀態(tài)，而第二 AB類放大器501位于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)所輸入的阻塞信號(hào)的電壓電平降低且低于臨界電平時(shí)，PMOS晶體管M21的源柵極電壓Vse就會(huì)增加，使得PMOS晶體管M21被開啟；以及NMOS晶體管M32與M31的柵源極電壓Ves就會(huì)降低，使得NMOS晶體管M32與M31被關(guān)閉。因此，在所輸入的阻塞信號(hào)的負(fù)波形循環(huán)區(qū)間，PMOS晶體管M21被開啟，NMOS晶體管M31與M32則被關(guān)閉，使得第一 AB類放大器502位于關(guān)閉狀態(tài),而第二 AB類放大器501位于開啟狀態(tài)。由于第一 AB類放大器502與第二 AB類放大器501其中之一者會(huì)處于開啟狀態(tài)，使得來(lái)自NMOS晶體管M42的電流無(wú)法流到輸出節(jié)點(diǎn)。因此，當(dāng)接收到大的阻塞信號(hào)時(shí)，該阻塞增益會(huì)比接收到小的阻塞信號(hào)時(shí)來(lái)得小。圖7B為放大器電路500接收大的阻塞信號(hào)時(shí)的小信號(hào)路徑(即目標(biāo)信號(hào)路徑)示意圖。由于當(dāng)PMOS晶體管M21被開啟時(shí)，NMOS晶體管M32會(huì)被關(guān)閉，當(dāng)NMOS晶體管M32被開啟時(shí)，PMOS晶體管M21會(huì)被關(guān)閉，使得NMOS晶體管M42所產(chǎn)生的小信號(hào)電流無(wú)法流到輸出節(jié)點(diǎn)。因此，NMOS晶體管M32與M42的小信號(hào)路徑等同于被關(guān)閉。輸出的小信號(hào)僅只是來(lái)自PMOS晶體管Mll的電流Isa與來(lái)自NMOS晶體管M41的電流Isb的結(jié)合。這意味著當(dāng)接收到大的阻塞信號(hào)時(shí)，小信號(hào)的增益會(huì)降低。然而，如圖7A所示，由于在大的阻塞信號(hào)時(shí)的阻塞增益比較小，輸出節(jié)點(diǎn)的大阻塞擺幅也會(huì)比傳統(tǒng)AB類放大器來(lái)得小，因此相較于傳統(tǒng)AB類放大器，放大器電路的輸出節(jié)點(diǎn)的增益壓縮也比較小。在最糟糕的情況下，例如阻塞功率大于OdBm時(shí)，由于較小的增益壓縮，圖7B所示電路的小信號(hào)增益反而會(huì)大于傳統(tǒng)AB類放大器。圖8A為放大器電路500所輸出的阻塞信號(hào)的電壓擺幅示意圖。實(shí)線為所輸入的阻塞信號(hào)在_40dBm到IOdBm區(qū)間時(shí)，放大器電路500所輸出的阻塞信號(hào)的電壓擺幅。虛線為相較于本發(fā)明所揭露的放大器電路500,傳統(tǒng)的AB類放大器所輸出的阻塞信號(hào)的電壓擺幅。當(dāng)所輸入的阻塞信號(hào)的功率增加時(shí)，放大器電路500的輸出的阻塞擺幅也會(huì)增加。然而，放大器電路500的輸出阻塞擺幅小于傳統(tǒng)放大器的輸出擺幅。由于所輸入的阻塞信號(hào)導(dǎo)致了相互混頻信號(hào)與封鎖器所造成的噪聲，當(dāng)降低放大阻塞信號(hào)的擺幅時(shí)，輸出信號(hào)的噪聲電平也降低了。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，當(dāng)阻塞信號(hào)夠大時(shí)，例如大于OdBm，則增益壓縮成為影響小信號(hào)增益的關(guān)鍵因素。在本發(fā)明中，由于較小的輸出阻塞擺幅，增益壓縮也小得多，使得相較于傳統(tǒng)的AB類低噪聲放大器，此區(qū)域的小信號(hào)增益比較大。因此，相較于傳統(tǒng)的AB類放大器，本發(fā)明所揭露的放大器電路500的動(dòng)態(tài)范圍獲得改善。放大器電路500的效能因而優(yōu)于傳統(tǒng)AB類放大器的效能。圖8B為放大器電路500所放大的小目標(biāo)信號(hào)輸出(當(dāng)輸入信號(hào)為-99dBm)的電壓擺幅示意圖。實(shí)線為所輸入的阻塞信號(hào)在_40dBm到IOdBm區(qū)間時(shí)，放大器電路500放大小目標(biāo)信號(hào)的電壓擺幅。虛線為相較于本發(fā)明所揭露的放大器電路500的增益之下的傳統(tǒng)的AB類放大器的增益。當(dāng)所輸入的阻塞信號(hào)的功率等于_12dBm時(shí)，放大器電路500之中由NMOS放大器(即NMOS晶體管)M32與M42所組成的小信號(hào)路徑被關(guān)閉，而將小目標(biāo)信號(hào)放大的放大器電路500的增益被降低為_65dBm。當(dāng)所輸入的阻塞信號(hào)的功率大于_2dBm時(shí)，放大小目標(biāo)信號(hào)的放大器電路500的增益會(huì)大于傳統(tǒng)AB類放大器的增益。因此，放大器電路500的效能優(yōu)于傳統(tǒng)放大器的效能。圖9A為本發(fā)明所揭露的第二個(gè)實(shí)施例的放大器電路900的電路示意圖。放大器電路900具有與圖5所示的放大器電路500類似的電路結(jié)構(gòu)。放大器電路900包括PMOS晶體管M11、M21、M9A與M9B以及NMOS晶體管M31與M41。PMOS晶體管Mll與M21、以及NMOS晶體管M31與M41分別串接于電壓源VDD與接地GND之間。相較于圖5所示的放大器電路500，放大器電路900移除了 NMOS晶體管M32與M42，且增加了兩個(gè)額外的PMOS晶體管M9A與M9B。PMOS晶體管M9A與M9B串接于PMOS晶體管Mll的源極以及NMOS晶體管M31的源極之間。PMOS晶體管M9A的柵極耦接至PMOS晶體管Ml I的柵極，PMOS晶體管M9B的柵極耦接至于PMOS晶體管M21的柵極。因此，放大器電路900具有與圖5所示的放大器電路500類似的功能與操作。圖9B為本發(fā)明所揭露的第三個(gè)實(shí)施例的放大器電路950的電路示意圖。放大器電路900具有與圖5所示的放大器電路500類似的電路結(jié)構(gòu)。放大器電路900包括PMOS晶體管 M11、M21、M9A 與 M9B 以及 NMOS 晶體管 M31、M41、M32 與 M42。PMOS 晶體管 Mll 與 M21、以及NMOS晶體管M31與M41串接于電壓源VDD與接地GND之間。相較于圖5所示的放大器電路500，放大器電路950增加了兩個(gè)額外的PMOS晶體管M9A與M9B。PMOS晶體管M9A與M9B串接于PMOS晶體管Mll的源極以及NMOS晶體管M31的源極之間。PMOS晶體管M9A的柵極耦接至PMOS晶體管Mll的柵極，PMOS晶體管M9B的柵極耦接于PMOS晶體管M21的柵極。NMOS晶體管M32與M42串接于PMOS晶體管M21的源極以及NMOS晶體管M41的源極之間。NMOS晶體管M32的柵極耦接于NMOS晶體管M31的柵極，NMOS晶體管M42的柵極耦接至NMOS晶體管M41的柵極。因此，放大器電路950具有與圖5所示的放大器電路500類似的功能與操作。在一些實(shí)施例中，放大器電路500也能以多級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即所串接的AB類放大器超過(guò)兩級(jí)。在此類實(shí)施例中，單一信號(hào)循環(huán)之中至少有一個(gè)串接的AB類放大器被關(guān)閉，即操作原則等同于二級(jí)的狀況(即放大器電路500)。雖然以上只說(shuō)明單一端點(diǎn)的放大器，應(yīng)注意的是本領(lǐng)域技術(shù)人員能輕易地?cái)U(kuò)展應(yīng)用于差動(dòng)放大器，為求簡(jiǎn)化而省略其操作與電路示意圖。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域任何技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視本發(fā)明的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種放大器電路，其特征在于，包括: 第一 AB類放大器,用以接收輸入信號(hào),且放大該輸入信號(hào)以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)；以及 第二 AB類放大器，用以接收該第一輸出信號(hào)，且放大該第一輸出信號(hào)，以于輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生最終輸出信號(hào)； 其中當(dāng)該輸入信號(hào)的功率大于臨界電平時(shí)，該第二 AB類放大器會(huì)在該第一 AB類放大器的開啟期間處于關(guān)閉狀態(tài)，以及該第一 AB類放大器會(huì)在該第二 AB類放大器的開啟期間處于關(guān)閉狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其特征在于，當(dāng)該輸入信號(hào)的功率小于該臨界電平時(shí)，該第一 AB類放大器以及該第二 AB類放大器均處于開啟狀態(tài)以放大該輸入信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其特征在于，該第一AB類放大器包括: 第一 PMOS晶體管，耦接于電壓源以及第一節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極通過(guò)第一電容接收該輸入信號(hào)；以及 第二 PMOS晶體管，耦接于該第一節(jié)點(diǎn)以及該輸出節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極耦接至第一偏壓電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的放大器電路，其特征在于，該第二AB類放大器包括: 第一 NMOS晶體管，耦接于該第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極耦接至第二偏壓電壓；以及 第二 NMOS晶體管，耦接于該第二節(jié)點(diǎn)以及接地之間，并具有一柵極，該柵極通過(guò)第二電容耦接至該輸入信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其特征在于，還包括: 第三NMOS晶體管，耦接于該輸出節(jié)點(diǎn)與第三節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極耦接至該第二偏壓電壓；以及 第四NMOS晶體管，耦接于該第三節(jié)點(diǎn)以及該接地之間，并具有一柵極，該柵極通過(guò)該第二電容耦接至該輸入信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的放大器電路，其特征在于，當(dāng)該輸入信號(hào)的功率大于該臨界電平時(shí)，若該第二 PMOS晶體管被開啟，則該第一 NMOS晶體管以及該第三NMOS晶體管均被關(guān)閉，以及若該第二 PMOS晶體管被關(guān)閉，則該第一 NMOS晶體管以及該第三NMOS晶體管均被開啟。
7.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其特征在于，該輸入信號(hào)為一射頻信號(hào)或是一基頻信號(hào)，以及該放大器電路為一射頻放大器或是一基頻放大器。
8.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其特征在于，該放大器電路使用于一低SAW接收器系統(tǒng)。
9.一種改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法,其特征在于,該放大器電路包括第一 AB類放大器以及第二 AB類放大器，該方法包括: 藉由該第一 AB類放大器放大輸入信號(hào)，以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)； 藉由該第二 AB類放大器放大該第一輸出信號(hào)，以產(chǎn)生最終輸出信號(hào)至輸出節(jié)點(diǎn)； 判斷該輸入信號(hào)的功率是否大于一臨界電平；以及 當(dāng)該輸入信號(hào)的功率大于該臨界電平時(shí)，使得在該第一 AB類放大器被開啟期間，維持該第二 AB類放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，以及使得在該第二 AB類放大器被開啟期間，維持該第二AB類放大器處于關(guān)閉狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，其特征在于，當(dāng)該輸入信號(hào)的功率小于該臨界電平時(shí)，使得該第一 AB類放大器以及該第二 AB類放大器均處于開啟狀態(tài)以放大該輸入信號(hào)。
11.如權(quán)利要求9所述的改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，其特征在于，該第一AB類放大器包括: 第一 PMOS晶體管，耦接于電壓源以及第一節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極通過(guò)第一電容接收該輸入信號(hào)；以及 第二 PMOS晶體管，耦接于該第一節(jié)點(diǎn)以及輸出節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極耦接至第一偏壓電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，其特征在于，該第二AB類放大器包括: 第一 NMOS晶體管，耦接于該第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極耦接至第二偏壓電壓；以及 第二 NMOS晶體管，耦接于該第二節(jié)點(diǎn)以及接地之間，并具有一柵極，該柵極通過(guò)第二電容耦接至該輸入信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，其特征在于，該放大器電路還包括: 第三NMOS晶體管，耦接于該輸出節(jié)點(diǎn)與第三節(jié)點(diǎn)之間，并具有一柵極，該柵極耦接至該第二偏壓電壓；以及 第四NMOS晶體管，耦接于該第三節(jié)點(diǎn)以及該接地之間，并具有一柵極，該柵極通過(guò)該第二電容耦接至該輸入信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的改善放大器電路之動(dòng)態(tài)范圍的方法，其特征在于，該方法還包括: 當(dāng)該輸入信號(hào)的功率大于該臨界電平時(shí)，在該第二 PMOS晶體管被開啟時(shí)，關(guān)閉該第一NMOS晶體管以及該第三NMOS晶體管，以及在該第二 PMOS晶體管被關(guān)閉時(shí)，開啟該第一NMOS晶體管以及該第三NMOS晶體管。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種放大器電路及改善放大器電路的動(dòng)態(tài)范圍的方法，該放大器電路包括第一AB類放大器以及第二AB類放大器。第一AB類放大器用以接收輸入信號(hào)，且放大該輸入信號(hào)以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)，第二AB類放大器用以接收第一輸出信號(hào)，且放大該第一輸出信號(hào)以產(chǎn)生位于輸出節(jié)點(diǎn)之上的最終輸出信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)之功率大于臨界電平時(shí)，第二AB類放大器將在第一AB類放大器的開啟期間位于一關(guān)閉狀態(tài)，并且第一AB類放大器將在第二AB類放大器的開啟期間位于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例能夠明顯增加該射頻接收器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。
文檔編號(hào)H03F3/189GK103219954SQ20131001940
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者虞繼堯, 呂思?jí)? 簡(jiǎn)敦正 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司