在此提供一种用于针对毫米波功率应用的共源共栅放大器拓扑结构的设备和方法。共源共栅放大器可使用与自举的公共栅极级共源共栅的抵消的公共源极级来提供具有改善的性能、增益、稳定性和可靠性的放大器拓扑结构。此外，公共栅极级的自举的电容器可在共源共栅晶体管的源极指状物和漏极指状物之间形成图案，由此改进器件性能。作为RF功率放大器工作的情况下，具有自举公共栅极级的采用抵消的公共源极级的单级共源共栅放大器可为E带的信号提供多于15dB的功率增益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例涉及电子电路，而且更具体地涉及用于功率应用的射频(RF)放大器。
技术介绍
射频(RF)放大器被用于各种应用，例如用于无线通信系统的发射器。在一种应用中，RF放大器被用作RF功率放大器(PA)以放大用于71至76GHz(千兆赫)以及81至86GHz带宽(被称为E带)的传输的RF信号。在另一种应用中，RF放大器被用作RF PA以放大来自WiFi源的信号以推进无线局域网(WLAN)中的WiFi热点信号。
技术实现思路
在一个实施例中，设备包括放大器。放大器包括被配置成接收输入信号的第一电路，而且第一电路具有栅漏寄生电容平衡。放大器包括被配置成产生放大信号的第二电路，而且第一电路和第二电路共同形成共源共栅电路。放大器包括第一电路和第二电路之间的第一节点。第二电路至少具有第一电容器，第一电容器的电容量被定制成放大器的预期工作频带，以使得第一电容器被配置成与处于第一节点和和AC接地之间的第一寄生电容共振，从而实质地抵消第一寄生电容。第一电路可包括第一差分电路。输入信号可包括差分输入信号，而且第一差分电路具有用于平衡的交叉耦合的电容性耦合。第二电路
可包括第二差分电路，而且放大信号可包括差分信号。第一差分电路和第二差分电路共同形成差分共源共栅电路。设备可包括第一电路和第二电路之间的第二节点。第二电路具有第二电容器，第二电容器的电容量被定制成放大器的预期工作频带，以使得第二电容器被配置成与处于第二节点和AC接地之间的第二寄生电容共振以实质地抵消第二寄生电容。第一电容器和第二电容器可被配置成分别与第一寄生电容和第二寄生电容共振，而无需电感器。第一差分电路可包括源极耦接的晶体管对，第三电容器和第四电容器。源极耦接的晶体管对包括被配置成接收第一晶体管的栅极和第二晶体管的栅极之间的差分输入信号的第一晶体管和第二晶体管。第三电容器电连接在第一晶体管的栅极和第二晶体管的漏极之间，而且第三电容器被配置成抵消第一晶体管的栅漏寄生电容。第四电容器电连接在第二晶体管的栅极和第一晶体管的漏极之间，而且第四电容器被配置成抵消第二晶体管的栅漏寄生电容。第二差分电路可包括第三晶体管和第四晶体管。第三晶体管的源极电连接至第一晶体管的漏极而且其栅极电连接至偏置源。第四晶体管的源极电连接至第二晶体管的漏极而且其栅极电连接至偏置源。第三晶体管和第四晶体管可被配置成提供第三晶体管的漏极和第四晶体管的漏极之间的放大信号。第一电容器可电连接在第三晶体管的漏极和源极之间；而且第二电容器可电连接在第四晶体管的漏极和源极之间。第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管可包括NMOS晶体管。第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管可包括PMOS晶体管。放大器可包括RF功率放大器，其被配置成具有至少部分地取决于第一至第四电容器的增益及稳定因子。第三晶体管可包括形成第一电容器的第一电极的漏极金属化图案以及形成第一电容器的第二电极的源极金属化图案。第四晶体管可包括形成第二电容器的第一电极的漏极金属化图案以及形成第二电容器的第二电极的源极金属化图案。金属化图案可以在至少两个金属化层上重复。第三晶体管的漏极金属化图案和源极金属化图案的面积使得第一电容器的电容量与第一寄生电容相当。第四晶体管的漏极金属化图案和源极金属化图案的面积使得第二电容器的电容量与第二寄生电容相当。放大器可被实体化在集成电路中。第一电路可包括公共源极晶体管和串联LC网络。公共源极晶体管可被配置成在公共源极晶体管的栅极处接收输入信号。串联LC网络电连接在公共源极晶体管的栅极和公共源极晶体管的漏极之间。串联LC网络可被配置成抵消公共源极晶体管的栅漏寄生电容。第二电路可包括共源共栅晶体管。共源共栅晶体管的源极电连接至公共源极晶体管的漏极而且其栅极电连接至偏置源。共源共栅晶体管可被配置成在共源共栅晶体管的漏极处提供放大信号。第一电容器可电连接在共源共栅晶体管的漏极和源极之间。第一电容器可被配置成与公共源极晶体管的漏极和AC接地之间的第一寄生电容共振以实质地抵消第一寄生电容。放大器可包括RF功率放大器，其被配置成具有至少部分地取决于第一至第四电容器的增益及稳定因子。共源共栅晶体管可包括形成第一电容器的第一板的漏极金属化图案以及形成第一电容器的第二板的源极金属化图案。共源共栅晶体管的漏极金属化图案和源极金属化图案的面积使得第一电容器的电容量与第一寄生电容相当。在另一实施例中，一种用于RF功率应用的设备包括：用于放大
输入信号以产生放大信号的装置；用于抵消放大装置的栅漏寄生电容的装置；以及用于与放大装置的一个节点和AC接地之间的寄生电容共振以实质地抵消第一寄生电容的装置。附图说明此处的这些附图和相关说明被提供用于说明本专利技术的具体实施例而不是限制性的。图1A是根据本文的指教的差分RF放大器和负载的示意图。图1B是根据本文的指教的包括差分RF放大器的寄生和固有电容的示意图。图2A是根据另一实施例的RF放大器的示意图。图2B是根据另一实施例的包括RF放大器的寄生电容的示意图。图3是根据实施例的自举场效应晶体管的俯视金属化图案。具体实施方式以下对具体实施例的详细描述代表了本专利技术特定实施例的各种说明。但是，本专利技术可按照权利要求所限定和覆盖的多种不同方式来实现。在说明书中，对附图标记了参考标号，其中类似的参考标号表示相同或者功能类似的元素。实施例的下述详细说明展现了本专利技术特定实施例的各种说明。然而，本专利技术可按照权利要求定义和覆盖的大量不同方式实体化。在本说明书中，对附图标记了参考标号，其中类似的参考标号表示相同或者功能类似的元素。射频(RF)信号会在大空中衰减，而且衰减量取决于各种因素，包括RF信号频率以及大空状况。举例来说，在海平面，在干燥空气条件下，80GHz(千兆赫)的信号的衰减大约是0.01dB/km(每千米分贝)，而在湿润条件下，80GHz信号的衰减大约是0.3dB/km。E带内的RF信号(覆盖从71-76GHz和81-86GHz的频率)有可能在将来的诸如移动回程和小型基地台应用之类的5G(第五代移动)网络中扮演关键角色。然而，对于超过3km(千米)距离的多Gbps(每秒千兆位)链接，要求至少22dBm(分贝-毫瓦特)的输出功率(POUT)来确保信号在经历了传输通道的衰减之后可被接收。对于99.99％的天气，诸如输出功率要求之类的全球适用性对采用低成本硅晶圆工艺设计的基于硅的RF放大器加入了限制。为了有利于E带内的RF信号的全球范围内的使用，RF放大器应该具有超过20dBm的均匀功率以适应雨致衰减。用作功率放大器(PA)的用于放大E带的RF信号的RF放大器可使用诸如GaN(氮化镓)和GaAs(砷化镓)之类的MMIC(单片微波集成电路)HEMT(高电子迁移率晶体管)工艺中开发的电路拓扑，但是这种工艺对于应用相对昂贵。因此，需要一种适合于采用诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺之类的低成本工艺的制造的替换的RF放大器拓扑。在此提供了设备和方法用于共源共栅放大器拓扑结构用于毫米波功率应用。共源共栅放大器可使用通过CMOS工艺制造的FET(场效应晶体管)和电容器以产生无条件稳定的RF放大器以用作具有超过20dB的增益的RF功率放大器。图1A是根据本文的指教的差分RF本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种设备，包括：放大器，包括：第一电路，其中第一电路被配置成接收输入信号，其中第一电路具有栅漏寄生电容的平衡；第二电路，其中第二电路被配置成产生放大的信号，其中第一电路和第二电路共同形成共源共栅电路；第一电路和第二电路之间的第一节点；以及其中第二电路至少具有第一电容器，第一电容器的电容量被定制成放大器的预期工作频带，以使得第一电容器被配置成与处于第一节点和和AC接地之间的第一寄生电容共振，从而实质地抵消第一寄生电容。
【技术特征摘要】
2015.03.25 US 14/668,8321.一种设备，包括：放大器，包括：第一电路，其中第一电路被配置成接收输入信号，其中第一电路具有栅漏寄生电容的平衡；第二电路，其中第二电路被配置成产生放大的信号，其中第一电路和第二电路共同形成共源共栅电路；第一电路和第二电路之间的第一节点；以及其中第二电路至少具有第一电容器，第一电容器的电容量被定制成放大器的预期工作频带，以使得第一电容器被配置成与处于第一节点和和AC接地之间的第一寄生电容共振，从而实质地抵消第一寄生电容。2.根据权利要求1所述的设备：其中第一电路包括第一差分电路，而且输入信号包括差分输入信号，其中第一差分电路具有用于平衡的交叉耦合的电容性耦合；其中第二电路包括第二差分电路，而且放大的信号包括差分信号；以及其中第一差分电路和第二差分电路共同形成差分共源共栅电路。3.根据权利要求2所述的设备，进一步包括：第一电路和第二电路之间的第二节点；其中第二电路具有第二电容器，第二电容器的电容量被定制成放大器的预期工作频带，以使得第二电容器被配置成与处于第二节点和AC接地之间的第二寄生电容共振以实质地抵消第二寄生电容。4.根据权利要求3所述的设备，其中第一电容器和第二电容器被配置成分别与第一寄生电容和第二寄生电容共振，而无需电感器。5.根据权利要求3所述的设备，其中第一差分电路包括：源极耦接的晶体管对，包括被配置成接收第一晶体管的栅极和第二晶体管的栅极之间的差分输入信号的第一晶体管和和第二晶体管；电连接在第一晶体管的栅极和第二晶体管的漏极之间的第三电容器，其中第三电容器被配置成抵消第一晶体管的栅漏寄生电容；以及电连接在第二晶体管的栅极和第一晶体管的漏极之间的第四电容器，其中第四电容器被配置成抵消第二晶体管的栅漏寄生电容。6.根据权利要求5所述的设备，其中第二差分电路包括：第三晶体管，其源极电连接至第一晶体管的漏极而且其栅极电连接至偏置源；第四晶体管，其源极电连接至第二晶体管的漏极而且其栅极电连接至偏置源；以及其中第三晶体管和第四晶体管被配置成提供第三晶体管的漏极和第四晶体管的漏极之间的放大信号。7.根据权利要求6所述的设备：其中第一电容器电连接在第三晶体管的漏极和源极之间；以及其中第二电容器电连接在第四晶体管的漏极和源极之间。8.根据权利要求7所述的设备，其中第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管包括NMOS...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵笛贤，P·雷纳尔特，M·F·基夫尼，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM
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