具有經(jīng)助推或經(jīng)制推的源極退化電感的放大器的制造方法
【專利說明】具有經(jīng)助推或經(jīng)制推的源極退化電感的放大器
【背景技術(shù)】
[0001] I.領(lǐng)域
[0002] 本公開一般涉及電子器件，尤其涉及放大器。
[0003] II.背景
[0004] 無線通信系統(tǒng)中的無線設(shè)備（例如，蜂窩電話或智能電話）可以傳送和接收數(shù)據(jù) 以供雙向通信。無線設(shè)備可包括用于數(shù)據(jù)傳送的發(fā)射機(jī)以及用于數(shù)據(jù)接收的接收機(jī)。對(duì)于 數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)射機(jī)可用數(shù)據(jù)來調(diào)制本地振蕩器（LO)信號(hào)以獲得經(jīng)調(diào)制信號(hào)，放大經(jīng)調(diào)制信 號(hào)以獲得具有恰當(dāng)發(fā)射功率電平的輸出射頻（RF)信號(hào)，并經(jīng)由天線將該輸出RF信號(hào)發(fā)射 到基站。對(duì)于數(shù)據(jù)接收，接收機(jī)可經(jīng)由天線獲得收到RF信號(hào)并且可放大和處理該收到RF 信號(hào)以恢復(fù)由基站發(fā)送的數(shù)據(jù)。
[0005] 無線設(shè)備可包括用于不同目的的不同類型的放大器。例如，無線設(shè)備可包括接收 機(jī)中的低噪聲放大器（LNA)、發(fā)射機(jī)中的功率放大器（PA)以及接收機(jī)和/或發(fā)射機(jī)中的可 變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA)。放大器可能需要滿足與增益、輸入匹配等有關(guān)的各種要求。
[0006] 附圖簡(jiǎn)述
[0007] 圖1示出了無線設(shè)備正與無線系統(tǒng)通信。
[0008] 圖2示出了圖1中的無線設(shè)備的框圖。
[0009] 圖3示出了具有固定源極退化電感的LNA。
[0010] 圖4示出了具有經(jīng)助推的源極退化電感的LNA。
[0011] 圖5示出圖4中的LNA的小信號(hào)模型。
[0012] 圖6A和6B示出了具有經(jīng)助推的源極退化電感的單輸入多輸出（S頂0) LNA的兩個(gè) 示例性設(shè)計(jì)。
[0013] 圖7示出了具有經(jīng)助推的源極退化電感的多輸入多輸出（MM))LNA。
[0014] 圖8示出了用于執(zhí)行信號(hào)放大的過程。
[0015] 詳細(xì)描述
[0016] 以下闡述的詳細(xì)描述旨在作為本公開的示例性設(shè)計(jì)的描述，而無意表示可在其中 實(shí)踐本公開的僅有設(shè)計(jì)。術(shù)語"示例性"在本文中用于表示"用作示例、實(shí)例或解說"。本文 中描述為"示例性"的任何設(shè)計(jì)不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他設(shè)計(jì)。本詳細(xì)描述包括具體 細(xì)節(jié)以提供對(duì)本公開的示例性設(shè)計(jì)的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，沒有這 些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本文描述的示例性設(shè)計(jì)。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形 式示出以免湮沒本文中給出的示例性設(shè)計(jì)的新穎性。
[0017] 本文公開了具有經(jīng)助推或經(jīng)制推的源極退化電感的放大器。此類放大器包括源極 退化電感器，并且使用反饋來有效地助推/增大或制推/減小源極退化電感器的電感。經(jīng) 助推或經(jīng)制推的源極退化電感可以改善性能（例如改善輸入匹配）并且提供其他優(yōu)點(diǎn)。具 有經(jīng)助推或經(jīng)制推的源極退化電感的放大器可用于各種電子設(shè)備，諸如無線通信設(shè)備。
[0018] 圖1示出了無線設(shè)備110正與無線通信系統(tǒng)120和122通信。每個(gè)無線系統(tǒng)可 以是長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE)系統(tǒng)、碼分多址（CDM)系統(tǒng)、全球移動(dòng)通信（GSM)系統(tǒng)、無線局域網(wǎng) (WLAN)系統(tǒng)或其他某個(gè)無線系統(tǒng)。CDM系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)寬帶CDM(WCDM)、CDMA IX、時(shí)分同步 CDMA(TD-SCDMA)、或其他某個(gè)版本的CDMA。為簡(jiǎn)化起見，圖1示出了包括兩個(gè)基站130和 132以及一個(gè)系統(tǒng)控制器140的無線系統(tǒng)120以及包括一個(gè)基站134的無線系統(tǒng)122。一 般而言，無線系統(tǒng)可包括任何數(shù)目的基站以及任何網(wǎng)絡(luò)實(shí)體集合?；具€可被稱為B節(jié)點(diǎn)、 演進(jìn)型B節(jié)點(diǎn)（eNB)、接入點(diǎn)等。
[0019] 無線設(shè)備110也可被稱為用戶裝備（UE)、移動(dòng)站、終端、接入終端、訂戶單元、站 等。無線設(shè)備110可以是蜂窩電話、智能電話、平板設(shè)備、無線調(diào)制解調(diào)器、個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)、手持式設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)、智能本、上網(wǎng)本、無繩電話、無線本地環(huán)路（WLL)站、藍(lán) 牙設(shè)備等。無線設(shè)備110可與無線系統(tǒng)120和/或122通信。無線設(shè)備110還可以接收來 自廣播站的信號(hào)、來自一個(gè)或多個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS)中的衛(wèi)星（例如，衛(wèi)星150)的 信號(hào)等等。無線設(shè)備110可支持用于無線通信的一種或多種無線電技術(shù)，諸如LTE、WCDMA、 CDMA 1X、TD-SCDMA、GSM、802.11 ##。
[0020] 圖2示出了圖1中的無線設(shè)備110的示例性設(shè)計(jì)的框圖。在這一示例性設(shè)計(jì)中，無 線設(shè)備110包括耦合至主天線210的收發(fā)機(jī)220、耦合至副天線212的收發(fā)機(jī)222、以及數(shù) 據(jù)處理器/控制器280。收發(fā)機(jī)220包括天線接口電路224、多個(gè)（K個(gè)）LNA 230a到230k、 接收電路240、發(fā)射電路250、和多個(gè)（K個(gè)）功率放大器（PA) 260a到260k。收發(fā)機(jī)222包 括天線接口電路226、多個(gè)（M個(gè)）LNA 232a到232m、接收電路242、發(fā)射電路252、和多個(gè)（M 個(gè)）PA 262a到262m。收發(fā)機(jī)220和222可支持多個(gè)頻帶、載波聚集、多種無線電技術(shù)、多個(gè) 無線系統(tǒng)、接收分集、發(fā)射分集、從多個(gè)發(fā)射天線到多個(gè)接收天線的MIMO傳輸?shù)鹊?，或其?何組合。
[0021] 對(duì)于數(shù)據(jù)接收，天線210接收來自基站和/或其他發(fā)射機(jī)站的信號(hào)并將收到RF信 號(hào)提供給天線接口電路224。天線接口電路224將一個(gè)或多個(gè)輸入RF信號(hào)提供給一個(gè)或多 個(gè)所選LNA 230。天線接口電路224可包括開關(guān)、雙工器、共用器、發(fā)射濾波器、接收濾波器、 匹配電路、定向耦合器等。每個(gè)所選LNA 230放大其輸入RF信號(hào)并且向接收電路240提供 一個(gè)或多個(gè)經(jīng)放大RF信號(hào)。接收電路240將每一個(gè)經(jīng)放大RF信號(hào)從RF下變頻到基帶，對(duì) 經(jīng)下變頻信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并且將輸入基帶信號(hào)提供給數(shù)據(jù)處理器280。接收電路240 可包括混頻器、濾波器、放大器、匹配電路、振蕩器、LO發(fā)生器、鎖相環(huán)（PLL)等。
[0022] 對(duì)于數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)處理器280處理（例如，編碼和調(diào)制）要發(fā)射的數(shù)據(jù)，并且將 一個(gè)或多個(gè)輸出基帶信號(hào)提供給發(fā)射電路250。發(fā)射電路250對(duì)每個(gè)輸出基帶信號(hào)進(jìn)行放 大、濾波并將其從基帶上變頻至RF，以及將所得的經(jīng)調(diào)制信號(hào)提供給所選PA 260。發(fā)射電 路250可包括放大器、濾波器、混頻器、匹配電路、振蕩器、LO發(fā)生器、PLL等等。每個(gè)所選 PA 260放大其經(jīng)調(diào)制信號(hào)，并且提供具有恰當(dāng)發(fā)射功率電平的輸出RF信號(hào)。來自每個(gè)所選 PA 260的輸出RF信號(hào)被路由通過天線接口電路224并經(jīng)由天線210來發(fā)射。
[0023] 收發(fā)機(jī)222內(nèi)的LNA 232、接收電路242、發(fā)射電路252和PA 262可以按與收發(fā)機(jī) 220內(nèi)的LNA 230、接收電路240、發(fā)射電路250和PA 260相類似的方式操作。收發(fā)機(jī)220 和222可包括圖2中未示出的其他電路。收發(fā)機(jī)220和222的全部或部分可被實(shí)現(xiàn)在一個(gè) 或多個(gè)模擬集成電路（IC)、RF IC(RFIC)、混合信號(hào)IC等上。例如，LNA 230和接收電路240 可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)模塊上，該模塊可以是RFIC等。收發(fā)機(jī)220和222中的這些電路也可按其他 方式來實(shí)現(xiàn)。
[0024] 數(shù)據(jù)處理器/控制器280可為無線設(shè)備110執(zhí)行各種功能。例如，數(shù)據(jù)處理器280 可對(duì)經(jīng)由接收機(jī)電路240和242接收到的數(shù)據(jù)以及經(jīng)由發(fā)射電路250和252傳送的數(shù)據(jù)執(zhí) 行處理?？刂破?80可以控制收發(fā)機(jī)220和222內(nèi)的各種電路的操作。存儲(chǔ)器282可存儲(chǔ) 供數(shù)據(jù)處理器/控制器280使用的程序代碼和數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器/控制器280可以實(shí)現(xiàn)在 一個(gè)或多個(gè)專用集成電路（ASIC)和/或其他IC上。
[0025] 圖2示出了具有耦合至兩個(gè)天線210和212的兩個(gè)收發(fā)機(jī)220和222的無線設(shè)備 110的示例性設(shè)計(jì)。一般而言，無線設(shè)備可以包括用于任何數(shù)目的天線的任何數(shù)目的收發(fā) 機(jī)。每個(gè)收發(fā)機(jī)可包括任何數(shù)目的LNA和任何數(shù)目的PA以支持任何數(shù)目的頻帶、任何數(shù)目 的無線系統(tǒng)、任何數(shù)目的無線電技術(shù)等。
[0026] LNA 230和232可按各種方式并用各種類型的晶體管來實(shí)現(xiàn)。以下描述了用N溝 道金屬氧化物半導(dǎo)體（NMOS)晶體管和P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體（PMOS)晶體管來實(shí)現(xiàn)的 LNA的一些示例性電路設(shè)計(jì)。
[0027] 圖3示出了具有固定源極退化電感的LNA 300的示意圖。LNA 300包括源極退化 電感器332、增益晶體管334和共源共柵晶體管336。增益晶體管334使其源極耦合至電 感器332的一端，使其柵極接收輸入RF信號(hào)（RFin)，并且使其漏極耦合至共源共柵晶體管 336的源極。電感器332的另一端耦合至電路接地。共源共柵晶體管336使其柵極接收控 制信號(hào)（Vb)，并且使其漏極耦合至負(fù)載電路380。增益晶體管334和共源共柵晶體管336 可以如圖3所示地用NMOS晶體管，或者可以用其他類型的晶體管來實(shí)現(xiàn)。
[0028] 在LNA 300內(nèi)，增益晶體管334放大RFin信號(hào)并且提供經(jīng)放大信號(hào)。共源共柵晶 體管336緩沖經(jīng)放大信號(hào)并將輸出RF信號(hào)（RFout)提供給負(fù)載電路380。源極退化電感器 332執(zhí)行數(shù)種功能。首先，電感器332使得LNA 300能夠獲取良好的動(dòng)態(tài)范圍（例如，低噪 聲系數(shù)），并且以低功耗來為接收機(jī)達(dá)成高靈敏度。其次，電感器332有助于LNA 300的輸 入匹配。
[0029] LNA可包括固定源極退化電感器，該電感器使其電感被選擇為獲得期望性能，例如 期望動(dòng)態(tài)范圍、線性度、和輸入匹配。LNA可具有可配置增益和/或其他可配置特性。固定 源極退化電感器可能無法為L(zhǎng)NA的不同可能的設(shè)置提供良好性能。
[0030] 在本公開的一方面，放大器包括源極退化電感器，并且使用反饋來助推/增大或 制推/減小源極退化電感器的電感。經(jīng)助推或經(jīng)制推的源極退化電感可改善放大器在不同 操作條件下的性能。
[0031] 圖4示出了具有經(jīng)助推的源極退化電感的LNA 400的示例性設(shè)計(jì)的示意圖。LNA 400可被用于圖2中的LNA 230和232中的任一個(gè)。LNA 400包括放大器電路420和反饋 電路450。
[0032] 在圖4所示的示例性設(shè)計(jì)中，放大器電路420包括源極退化電感器332、增益晶體 管434、共源共柵晶體管436、以及可調(diào)節(jié)電容器428。增益晶體管434使其