宽带低功率放大器制造技术

提供了包括配置成响应于差分输入电压(输入p、输入m)而引导尾电流的一对差分晶体管(M1、M2)的放大器(200)。该放大器(200)还包括将差分输出电压(输出p、输出m)中的高频变化跨导为通过该对差分晶体管(M1、M2)来传导的差分偏置电流的跨导体(P4、P6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2014年7月18提交的美国专利申请序列号14/335,421的权益，其通过引用整体纳入于此。
本申请涉及放大器，尤其涉及宽带低功率放大器。背景现代微处理器在宽位字上操作。例如，对于一些微处理器而言处理64位字是常规的。随着处理器时钟速率增大得越来越高，在宽位总线上路由此类相对较宽位字变得有问题。在高传输速率下，关于在宽位总线中的单独迹线上的传播的不可避免的偏斜可能导致不可接受的误比特率。此外，此类总线需求大量功率且设计起来是昂贵的。为了在没有与高速宽位总线相关联的偏斜和失真问题的情况下实现数据字的高速传输，已经开发了串行器-解串行器(SERDES)系统。SERDES发射机将数据字串行化到高速串行数据流中。SERDES接收机接收高速串行数据流并且将其解串行化回到并行数据字中。串行传输通常是差分的并且包括嵌入式时钟。由此减轻了与高速宽位数据总线相关联的偏斜和失真问题。尽管SERDES系统实现了甚高速数据传输(诸如10吉比特每秒或者甚至更高的速率)，但是发射机与接收机之间的差分串行数据信道的传输特性在跨对应的5Ghz的奈奎斯特带宽上是非线性的。相反，该信道具有减小数据带宽的较高频率部分的振幅的频率相关响应。为了抵消结果得到的失真，SERDES接收机包括跨频谱是非线性的、但是取而代之增强所接收到的数据频谱的较高频带的放大器。为了提供如图1中所示的这一取决于频率的放大，常规的SERDES接收机放大器可包括驱动第二级跨阻放大器级110的第一级跨导放大器级105。在第一级105内，一对差分晶体管M1和M2由电流源I1和I2来偏置。这些电流源结合地创建一偏置电流，该偏置电流响应于从分别驱动晶体管M1和M2的栅极的输入电压IN和INX形成的差分输入电压而在晶体管M1与M2之间被引导。由晶体管M1和M2传导的电流中结果得到的差值在它们的漏极处产生电压差，这些漏极是通过负载电阻RL耦合至电源的。第二级110中的跨阻放大器115将跨晶体管的漏极的差分电压放大到从输出电压OUT和OUTX形成的差分输出电压中。第二级110包括由一对差分晶体管M3和M4形成的负反馈环路，该对差分晶体管M3和M4由电流源I3来偏置。例如，假设晶体管M3的漏极电压VM3比晶体管M4的漏极电压VM4高。跨阻放大器115将随后摆动比输出电压OUT更高的输出电压OUTX。如果漏极电压中的这一变化是相对较低的频率，则输出电压OUTX的高值将穿过低通滤波器(LPF)以导通晶体管M4。晶体管M4随后将使它的漏极电压VM4放电，这减小了漏极电压VM3和VM4之间的差值。相反，如果漏极电压中的该变化是相对较高的频率，则漏极电压VM3将保持比漏极电压VM4更高。通过低通滤波器以及该对差分晶体管M3和M4的负反馈由此减小了较低频率处的第二级放大器110的增益。但是，该增益的减小要求漏极电压VM3和VM4的放电，并且由此增大功耗。此外，将两级用于放大需求大量的管芯面积。相应地，在本领域中需要在宽带带宽上提供高频增强，而同时具有更大的密度和降低的功率需求的改进的放大器。概述提供了具有一对差分晶体管的放大器，该对差分晶体管由跨其栅极的差分输入电压驱动以产生跨该对差分晶体管的一对输出端子的差分输出电压。第一负载电阻器以及第一跨导体耦合至第一输出端子。类似地，第二负载电阻器以及第二跨导体耦合至剩余的第二输出端子。放大器还包括将差分输出电压滤波以产生经滤波的差分电压的高通滤波器。在经滤波的差分电压为零时，诸跨导体被偏置以各自驱动偏置电流通过对应的差分晶体管对。因为每个跨导体将随后传导相同的偏置电流，所以由偏置电流之间的差值定义的差分偏置电流将等于零。随着经滤波的差分电压从零增大，差分偏置电流从零增大。放大器的带宽和高频增益随后相应地通过跨导体从该正反馈增大。相反，增大带宽和增益的常规解决方案是简单地用减小电阻的负载电阻器来替换负载电阻器，但是这种增大造成跨所有频率通过负载电阻器的增大的电流损耗。本文中所公开的放大器在较高的频率处获得该增大的增益以及增大的宽度，但是节省功率，因为负载电阻器可相应地保留相对较高的电阻以减小功耗。可通过以下详细描述更好地领会这些以及其他有利特征。附图简述图1是现有技术放大器的示意图。图2是根据本公开的实施例的放大器的示意图。图3是解说具有和不具有正反馈的图2的放大器的频率响应。图4解说了可各自纳入图2的放大器的三个接收机放大器的串行安排。图5示出了跨导体晶体管的多个实例化以及图2的放大器中的对应的启用晶体管。图6是根据本公开的实施例的示例放大方法的流程图。详细描述提供了包括各自具有耦合至对应的负载电阻器的第一端子的一对差分晶体管的单级放大器。该对差分晶体管的栅极形成放大器的一对差分输入节点。该对差分晶体管基于跨它们的栅极的差分输入电压来引导尾电流。该差分对中的第一晶体管具有耦合至第一负载电阻器的第一端子。类似地，该差分对中剩余的第二晶体管具有耦合至第二负载电阻器的第一端子。第一晶体管的第二端子耦合至第一电流源。类似地，第二晶体管的第二端子耦合至第二电流源。两个电流源都被偏置以传导相同的偏置电流，该偏置电流组合地形成在差分晶体管之间引导的尾电流。可变电容器和可变电阻器可被耦合在第二端子之间。取决于跨它们的栅极施加的差分输入电压，与该差分对中剩余的晶体管相比，来自电流源的尾电流中的较多尾电流将通过差分对中的第一和第二晶体管之一来引导。通过该差分对来引导的此电流也通过相应的负载电阻器来引导尾电流。取决于通过每一个负载电阻器来引导的电流量，在差分对中的晶体管的第一端子处产生相应的欧姆电压变化。以此方式，通过该对差分晶体管来引导的电流产生跨它们的第一端子的差分输出电压。该对差分晶体管的第一端子还耦合至诸如跨导体晶体管之类的跨导体。例如，第一跨导体晶体管可耦合至第一晶体管的第一端子。类似地，第二跨导体晶体管可耦合至第二晶体管的第一端子。高通滤波器将跨差分对中的晶体管的第一端子的差分输出电压进行滤波以产生经高通滤波的差分电压。在经高通滤波的差分电压为零(DC)时，每一个跨导体晶体管都被偏置以传导DC偏置电流。在DC时，差分偏置电流(通过每一个跨导体来传导的电流之间的差值)也将等于零。跨导体晶体管通过增大差分偏置电流来响应经高通滤波的差分电压的增大。例如，高通滤波器可包括第一高通滤波器和第二高通滤波器。第一高通滤波器耦合在差分对中的第一晶体管的第一端子与第二跨导体晶体管的栅极之间。以此方式，由第二跨导体晶体管传导的电流响应于差分输入电压中的高频变化而交替地从其DC偏置值增大和减小。类似地，第二高通滤波器耦合在差分对中的第二晶体管的第一端子与第一跨导体晶体管的栅极之间。通过第一跨导体晶体管传导的电流将由此响应于差分输入电压中的高频变化而交替地从其DC偏置值增大和减小。注意，通过跨导体晶体管来传导的差分偏置电流的增大会增大放大器的增益，该增益由差分输出电压与差分输入电压的比值来定义。由此，跨导体晶体管响应于差分输入电压中的相对较高频率的变化而提供正反馈，这增大了放大器的带宽。在现有技术中，通过减小负载电阻器的负载电阻来增大带宽和高频增益。通过所公开的放大器中的跨导体晶体管的正反馈由此类似于在差分输入电压的高频区间期间提供减小它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：配置成响应于差分输入电压而引导尾电流的一对差分晶体管；配置成传导所述尾电流的一部分的一对负载电阻器；配置成将差分输出电压进行滤波以产生经高通滤波的差分电压的差分高通滤波器，所述差分输出电压是跨所述一对差分晶体管的一对输出端子来定义的；以及配置成响应于所述差分输入电压中的高频变化而通过所述一对差分晶体管来驱动差分偏置电流的跨导体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.18 US 14/335,4211.一种电路，包括：配置成响应于差分输入电压而引导尾电流的一对差分晶体管；配置成传导所述尾电流的一部分的一对负载电阻器；配置成将差分输出电压进行滤波以产生经高通滤波的差分电压的差分高通滤波器，所述差分输出电压是跨所述一对差分晶体管的一对输出端子来定义的；以及配置成响应于所述差分输入电压中的高频变化而通过所述一对差分晶体管来驱动差分偏置电流的跨导体。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述一对负载电阻器包括：耦合至所述输出端子中的第一输出端子的第一负载电阻器；以及耦合至所述输出端子中的剩余的第二输出端子的第二负载电阻器。3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述差分对中的第一晶体管包括所述输出端子中的第一输出端子，并且所述差分对中的第二晶体管包括所述输出端子中的第二输出端子，并且其中所述跨导体包括耦合至所述第一晶体管的输出端子的第一多个跨导体晶体管以及耦合至所述第二晶体管的输出端子的第二多个跨导体晶体管。4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，进一步包括对应于所述第一多个跨导体晶体管的第一多个开关，其中所述第一多个跨导体晶体管中的每个跨导体晶体管通过所述第一多个开关中的对应开关来耦合至供电节点。5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一多个开关包括使其栅极由启用字来控制的多个开关晶体管。6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，进一步包括耦合至所述第一晶体管的输出端子的第三多个跨导体晶体管以及对应于所述第三多个跨导体晶体管的第二多个开关晶体管，其中所述第三多个跨导体晶体管中的每个跨导体晶体管通过所述第二多个开关晶体管中的对应的开关晶体管来耦合至所述供电节点，并且其中所述第二多个开关晶体管被配置成使其栅极由所述启用字的互补来控制。7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述差分对中的第一晶体管包括第二端子并且所述差分对中的第二晶体管包括第二端子，所述电路进一步包括：耦合至所述第一晶体管的第二端子的第一电流源；以及耦合至所述第二晶体管的第二端子的第二电流源。8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管各自是NMOS晶体管，并且其中所述第二端子是源极端子。9.如权利要求7所述的电路，其特征在于，进一步包括：在所述第二端子之间耦合的可变电阻器；以及在所述第二端子之间耦合的可变电容器。10.如权利要求9所述的电路，其特征在于，所述可变电阻器包括一对可变电阻器，并且其中所述可变电容器包括一对可变电容器。11.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述跨导体包括耦合至所述输出端子中的第一输出端子的第一多个PMOS晶体管，以及耦合至所述输出端子中的第二输出端子的第二多个PMOS晶体管。12.如权利要求11所述的电路，其特征在于，所述差分高通滤波器包括在所述输出端子中的所述第一输出端子与所述第二多个PMOS晶体管的栅极之间耦合的第一高通滤波器。13.如权利要求12所述的电路，其特征在于，所述差分高通滤波器进一步包括在所述输出端子中的所述第二输出端子与所述第一多个PMOS晶体管的栅极之间耦合的第二高通滤波器。14.一种方法，包括：响应于差分输入电压而通过一对差分晶体管来引导尾电流以产生差分输出电压，将所述差分输出电压进行高通滤波以产生经高通滤波的差分电压；以及将经高通滤波的差分电压跨导为通过所述一对差分晶体管来传导的差分偏置电流。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，引导所述尾电流包括通过一对差分NMOS晶体管来引导所述尾电流。16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括：从多个跨导晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·L·阿卡迪亚，Z·陈，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US